【文档说明】第4章数控铣床和加工中心工艺与编程答辩课件.ppt，共(241)页，4.925 MB，由小橙橙上传

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第4章数控铣床和加工中心工艺与编程答辩要在数控铣床上高效率、高质量地加工出铣削类零件，必须掌握铣削类零件的数控加工工艺的有关知识，选择合理的工艺方案，同时充分利用数控系统提供的各种高性能的控制指令，迅速准确地编制出高质量的数控铣削类加工程序。第4

章数控铣床和加工中心加工工艺与编程了解数控铣床和加工中心加工中要解决的主要工艺问题以及各种问题的解决方法。掌握铣削类工艺拟定的过程、工序的划分方法、工序顺序的安排和进给路线的确定等工艺知识，数控铣类数控系统的指令功能、动作内容和顺序，编制铣类数控

加工程序的基本方法。教学目的：第4章数控铣床和加工中心加工工艺与编程学习内容与知识点：内容知识点学习要求建议学时4.1数控铣床与加工中心的特点数控铣床与加工中心分类了解数控铣床与加工中心的结构特点掌握数控铣削的工艺特点掌握4.

2数控铣床与加工中心刀具常用铣刀种类及其工艺特点掌握铣削对刀具的基本要求掌握铣削刀具的选择重点掌握工具系统重点掌握高速铣削及其工具系统掌握4.3数控铣床与加工中心的常用夹具通用夹具掌握专用夹具掌握组合夹具掌握气动和液压夹具了解回转工作台掌握成

组夹具了解真空夹具了解第4章数控铣床和加工中心加工工艺与编程学习内容与知识点：4.5数控铣与加工中心的对刀机外对刀仪了解机内Z向对刀重点掌握X、Y向对刀重点掌握4.6数控铣床与加工中心程序编制G功能掌握M代码掌握坐标平面指令（G17、G18、G19）重点掌握基本移动指令（

G00、G01、G02、G03）重点掌握程序暂停（G04）重点掌握刀具与刀具补偿（T功能、G41、G42、G40、G43、G44、G49）重点掌握第4章数控铣床和加工中心加工工艺与编程学习内容与知识点：4.6数控铣床与加工中心程序编制极坐标编程(G15、G

16)掌握子程序（M98、M99）重点掌握比例缩放指令(G50、G51)掌握坐标系旋转指令(G68、G69)掌握可编程镜象指令（G51.1、G50.1）掌握参考点指令（G27、G28、G29、G30）掌握固定循环（G98、G99、G73、G74、G76、

G80～G89）掌握4.1数控铣床与加工中心的特点中型大型小型按重量分卧式立卧两用式立式按主轴布局形式分三轴控制多轴控制两轴半控制按控制坐标的联动轴数高精度普通精度按加工精度分4.1.1数控铣床与加工中心分类图4-1立式加工中心布局图1—切屑槽2—防护罩3—刀库4—换刀装置5—主轴

电动机6—Z轴伺服电动机7—主轴箱8—支架座9—数控柜10—X轴伺服电动机11—操作面板12—主轴13—工作台14—切削液槽4.1.1数控铣床与加工中心分类图4-2卧式加工中心布局图1—刀库2—换刀装置3—立柱4—Y轴伺服电动机5—主轴箱6—主轴7—数控装置8—防护罩9—

工作台10—切屑槽4.1.1数控铣床与加工中心分类（a）（b）图4-3立卧两用数控铣床4.1.1数控铣床与加工中心分类4.1.2数控铣床与加工中心的结构特点1.数控铣床的结构特点（1）多坐标联动。（2）主传动简单。（3）在数控铣床的主轴套筒内一般都设有自动拉、退刀装置。（

4）进给传动精度高。（5）采用滚动丝杠螺母传动和滚动导轨提高了传动效率，减小了机床磨损。4.1.2数控铣床与加工中心的结构特点2.加工中心的结构特点加工中心都设置有刀库和换刀机构。刀库容量少的有几把，多的几十至几百把。在加工过程中通过换刀机构

自动更换刀具，还通过控制系统对刀具寿命进行管理，进一步增强了加工中心的功能。加工中心的刀库有盘式刀库和链式刀库之分。对于盘式刀库还分为有换刀机械手刀库和无换刀机械手刀库。有些加工中心具有多个工作台，工作台可自动交换，使装卸工

件与机械加工同时进行。随着加工中心控制系统的发展，其智能化的程度也在不断提高。4.1.3数控铣削的工艺特点1．三坐标数控铣床与加工中心三坐标数控铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外，还具有加工形状复杂的二维和三维复杂轮廓的能力。三坐标加工中心（无论

是立式还是卧式），适于多工序集中，需要铣、钻、铰及攻螺纹等多工序加工的零件。加装数控分度转台后，可实现四面加工，若主轴方向可换，则可实现五面加工，因而能够一次装夹完成更多表面的加工，特别适合于加工复杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。2．四坐标数

控铣床与加工中心四坐标是指在X、Y和Z三个平动坐标轴的基础上增加一个转动坐标轴（A或B），且四个轴一般可以联动。在结构布局上，转动轴既可以作用于刀具（刀具摆动型），也可以作用于工件（工作台回转／摆动型）。机床既可以是立式

的也可以是卧式的；转动轴既可以是A轴（绕X轴转动）也可以是B轴（绕Y轴转动）。4.1.3数控铣削的工艺特点3．五坐标数控铣床与加工中心五坐标数控铣床和加工中心具有两个回转坐标，如图4-4所示是其中的一种类型。其运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内（受机构结构限制）任意控制，从而具有保持最佳切

削状态及有效避免刀具干涉的能力。因此，五坐标加工可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果，特别适宜于三维曲面零件的高效高质量加工以及异型复杂零件的加工。采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形

状进行切削，不仅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。4.1.3数控铣削的工艺特点4.1.3数控铣削的工艺特点图4-4五坐标数控铣床的坐标轴4.2数控铣床与加工中心刀具4.2.1常用铣刀种类及其工艺特点1.面铣刀面铣刀主要用于面积较大的平面铣削加工。硬质合金

面铣刀按刀片和刀齿安装方式的不同，可分为整体焊接式、机夹－焊接式和可转位式三种（见图4-5）。（a）整体式（b）机夹焊接式（c）可转位式图4-5硬质合金面铣刀2.立铣刀立铣刀广泛用于铣削加工零件的内外轮廓、平面、台阶面、曲面、槽、型腔、肋板、薄壁等表面，立铣刀按端部切削刃的不同可

分为过中心刃和不过中心刃两种。过中心刃立铣刀可直接轴向进刀，按螺旋角大小可分为30o、40o、60o等几种形式。按齿数可分为粗齿、中齿、细齿三种。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄三种。图4-6所示为莫氏锥柄结构。

4.2数控铣床与加工中心刀具4.2.1常用铣刀种类及其工艺特点图4-6立铣刀（1）整体硬质金式立铣刀硬质合金立铣刀侧刃采用大螺旋升角（≤62o）结构，立铣刀头部的过中心端刃往往呈弧线（或螺旋中心刃）形、负刃

倾角，增加切削刃长度，提高了切削平稳性、工件表面精度及刀具寿命。适应数控高速、平稳三维空间铣削加工技术的要求。（2）机夹式可转位立铣刀各类可转位立铣刀由可转位刀片（往往没有三维断屑槽形）组合而成侧齿、端齿与过中心端齿（均为短切削刃），可满足数控高速、平稳三维空间铣削加工技术要求。立铣刀立铣刀（3

）波形立铣刀结构如图4-7所示，其特点是：①能将狭长的薄切屑变成厚面短的碎切屑，使排屑变得流杨；②比普通立铣刀容易切进工件。在相同进给量的条件下，它的切削厚度比普通立铣刀要大些，并且减小了切削刃在工件表面的滑动现象，从而提高了刀具的寿命；③与工件接触的切削刃长度较短，刀

具不易产生振动；④由于切削刃是波形的，因而使刀刃的长度增大，所以有利于散热。图4-7波形立铣刀3.球头立铣刀形球头立铣刀主要用于加工弧形沟槽和各种曲面。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。国家标准规定直径d＝4～6

3mm。图4-8所示为球头铣刀。图4-8球头立铣刀4.键槽铣刀图4-9所示为键槽铣刀，键槽铣刀有两个刀齿，圆柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，可以实现垂直方向进刀。按国家标准规定，直柄键槽铣刀直径d=2～22mm，锥柄键槽铣刀直径d=14～50mm。键槽铣刀

直径的偏差有e8和d8两种。用键槽铣刀铣削键槽时，一般先轴向进给达到槽深，然后沿键槽方向铣出键槽全长。通常采用两步法铣削键槽，即先用小号铣刀粗加工出键槽，然后以顺铣方式精加工四周，可得到真正的直角，能获得最佳的精度。图4-9键槽铣刀5.鼓形铣刀图4-10所示是一种典型

的鼓形铣刀，它的切削刃分布在半径为R的圆弧面上，端面无切削刃。鼓形铣刀多用来加工零件侧面为曲面的零件。如图4-11所示。图4-10鼓形铣刀图4-11鼓珙刀加工6.成形铣刀图4-12是常见的几种成型铣刀，一般都是为特定工件或加工内容专门设计制造的，如角度面、凹槽、特形

孔或台阶等。图4-12成型铣刀7.三面刃铣刀三面刀铣刀主要用于卧式铣床上加工沟槽、台阶面等。三面刃铣刀的圆周面上的切削刃为主切削刃，两端面上的切削刃为副切削刃。按刀齿结构可分为直齿、错齿和镶齿三种形式。图

4-13所示是直齿三面刃铣刀在铣削台阶面的示意图。该铣刀结构简单，制造方便，但副切削刃前角为零度，切削条件差。该铣刀直径范围是Φ50～Φ200mm，宽度4～40mm。图4-13三面刃铣刀铣削台阶面8.圆柱铣刀圆柱铣刀主要用于卧式

铣床加工平面，一般为整体式，图4-14所示为加工平面示间图。该铣刀材料为高速钢，主切削刃分布在圆柱上，无副切削刃。该铣刀有粗齿和细齿之分。粗齿铣刀齿数少，刀齿强度大，容屑空间大，重磨次数多，适用于粗加工；细齿铣刀

齿数多，工作较平稳，适用于精加工。圆柱铣刀直径范围为Φ50～Φ100mm，齿数Z为6～14个，长度50～160mm，螺旋角为30º～45º。当螺旋角为零度时，螺旋刀齿变为直刀齿，目前生产上应用较少。图4-14圆柱铣刀铣

削平面9.数控钻头钻头用于钻孔和扩孔等孔的粗加工。主要有①整体式钻头：钻尖切削刃由对称直线型改进为对称圆弧型，以增长切削刃、提高钻尖寿命；钻芯加厚，提高其钻体刚度，用“S”型横刃（或螺旋中心刃）替代传统横刃，减小轴向钻削阻力，提高横刃寿

命；采用不同顶角阶梯钻尖及负倒刃，提高分屑、断屑、钻孔性能和孔的加工精度；镶嵌模块式硬质（超硬）材料齿冠；油孔内冷却及大螺旋升角（小于或等于40o）结构等。最近研制出整体式细颗粒陶瓷（Si3N4）、Ti基类金属陶瓷材料钻头；②机夹式钻头：钻尖采用长方异形专用对称

切削刃，钻削力径向自成平衡的可转位刀片替代其他几何形状，以减小钻削振动，提高钻尖自定心性能、寿命和孔的加工精度。10.数控铰刀铰刀用于孔的精加工。大螺旋升角（小于或等于45o）切削刃、无刃挤压铰削及油孔内冷却的结构是其总体发展方向，最大铰削孔径已达Ф400mm。11.镗刀镗刀用于孔的精加工

。镗刀切削部分的几何角度和车刀、铣刀的切削部分基本相同。常用的有粗镗刀和精镗刀。图4-15所示为精镗刀，主要由镗刀杆、调整螺母、刀头、刀片、刀片固定螺钉、止动销、垫圈、内六角紧固螺钉构成。调整时，先松开内六角紧固螺钉，然后

转动带游标刻度的调整螺母，就能准确地调整镗刀尺寸，从而能微量改变孔直径尺寸。图4-15精镗刀12.丝锥丝锥用于内螺纹加工。与螺纹种类相适应，各种直径的螺纹又有粗、细牙之分。数控机床上使用的是机用丝锥，为了安全可靠直径一般在M8～M20之间。13.复合（组合）孔加工数控

刀具集合了钻头、铰刀、扩（饱）孔刀及挤压刀具的新结构、新技术，整体式、机夹式、专用复合（组合）孔加工数控刀具研发速度很快。采用镶嵌模块式硬质（超硬）材料切削刃（含齿冠）及油孔内冷却、大螺旋槽等结构是其目前发展趋势，如图4-16所示为几种复合刀具简图。（a）钻-铰孔复合

刀具（b）钻-攻丝复合刀具（c）钻-锪复合刀具图4-16复合刀具4.2.2铣削对刀具的基本要求1.刀具的切削性能强国内外加工中心正向着高速、高刚性和大功率方向发展，要求刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能，而且一定要

性能稳定，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面不得有较大差异。2.刀具的精度要求高（1）准确调整刀刃位置（包括轴向位置和径向位置），即刀具必须能够以快速简单的方法准确地预调到一个固定的几何尺寸。（2）尽可能短的结构长度，或尽可能短的夹持，来提高刀具刚性。（3）

采取有效措施保持刀杆和装刀孔的清洁。（4）同一把刀具多次装入装刀孔时，刀刃位置应重复不变。（5）传递扭矩可靠，且要求平衡。（6）更换刀具迅速，且操作方便。4.2.3铣削刀具的选择1.刀具材料的选择要求刀具材料的硬度是被加工材料的2～4倍。表4-1给出了不同刀具材料的硬度值作为选择刀具材料的依据之

一。在选择刀具材料时还要考虑被加工材料的类型。例如不同的硬质合金类型用于加工不同的金属材料。刀具材料硬度HV适用被加工材料切削速度m/min高速钢880碳钢及有色金属30Co基高速钢910碳钢及有色金属40硬质合金YG、K类1200～1700铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金80

～100硬质合金YT、P类1200～1700碳钢、长屑可锻铸铁80～100硬质合金YW、M类1200～1700奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等80～100金属陶瓷1450～1700各种钢和铸铁400

～600立方氮化硼3700各种钢、淬硬钢300～400金钢石10000有色金属、非铁类材料2500～50002.立铣刀的选择（1）立铣刀头型的选择立铣刀包括端面立铣刀、球头立铣刀和R角立铣刀三种，其头形分别是直角、球头和圆弧。直角头又可分为带小倒角直角头与完全直角头（见图4-17

）。直角头立铣刀主要用于加工槽（包括键槽）、侧平面、台阶面等。完全直角头用于壁薄加工时易发生振动，适用于加工出90°清角时使用。球头立铣刀主要用于型腔，斜面、成形、仿形加工等。图4-17立铣刀的头型（2）立铣刀的周铣和端铣周铣是利用分布在立铣刀圆柱面上的刀刃来铣削并形成加工面，如图4

-18（a）所示。用周铣方法加工平面的质量，主要取决于铣刀的圆柱度，因此在精铣平面时，要保证铣刀的圆柱度。端铣是利用分布在立铣刀端面上的刀刃来铣削而形成加工面，如图4-18（b）所示。用端刃铣削方法加工平面

的质量，主要决定于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度。若主轴轴线与进给方向垂直，则刀尖旋转时的轨迹（圆环）与进给方向平行，就能切出一个平面，刀纹呈网状。若主轴轴线与进给方向不垂直，则会切出一个弧形凹面，刀纹呈单向弧形，铣削时会发生单向拖刀现象。1）端铣同时

工作的刀齿比周铣多，切屑厚度变化小，故切削力波动小，工作比较平稳。2）端铣刀的刀轴一般比周铣短，故刚性好，能承受较大的铣削力。采用高速铣削时，生产效率高，加工质量好。3）端铣可采用较高的铣削速度和较大的进给量。周铣的铣削深度比端铣大。4）

一般来说，在相同铣削用量的条件下，周铣比端铣获得的表面粗糙度值要小。（a）周铣（b）端铣图4-18立铣刀周铣与端铣（3）立铣刀刃齿数、螺旋角、分屑槽的选择1）齿数的选择常用的立铣刀刃齿一般有2齿、3齿、4齿、6齿。一般刃

齿数少的用于粗加工、切槽，刃齿数多的用于半精加工、精加工、切浅槽。2）螺旋角的选择螺旋刃加工切入工件时，刀刃上某点其受力位置随刀具回转而变化，作用在刀刃上的切削力垂直于螺旋角方向，并分解为垂直分力与进给分力，使刀具弯曲的进给分力减小了，故侧璧面加工精度好。螺旋角的选择，与切

削振动、磨损、加工精度有关，一般螺旋角大好些。但是螺旋角过大，垂直于刀具的分力就大，就不适合加工刚性差的工件。还有切屑排出性也变差了。碳素钢、合金钢、预硬钢、铸铁、铝合金、纯铜和塑料等加工首先推荐用45°螺旋角，其次推荐30°螺旋角。钦合金、镍合金、不锈钢等难切削材料和高硬度钢加工推荐用60°螺旋

角。3）分屑槽铣刀如图4-19所示为玉米铣刀或分屑式立铣刀，这是带有分屑槽的粗加工立铣刀，由于切屑被碎断，切削力很低。它通常是4～6齿，螺旋角一般为20°～30°，分屑节距有粗有细。还有特殊形状的，前角一般为6°，可以加大背吃刀量，从而提高粗加工的切削效率。这种刀具特别适用于工件刚性差（薄壁），不

能承受大夹紧力工件的加工，适用于机床刚性差，转数不能高，但想加大背吃力量来提高效率时，也适用铝、铜等材料的高效粗加工。图4-19带分屑槽的粗加工立铣刀（4）立铣刀直径和长度的选择1）铣内凹轮廓时，铣刀半径R应小于内凹轮廓面的最小曲率半径ρ，一般取R=（0.8～0.9）ρ；铣外凸轮

廓时，铣刀半径尽量选得大些，以提高刀具的刚度和耐用度。同时为保证刀具足够的刚度，零件的加工厚度B≤（1/4～1/8）R。2）粗加工内凹轮廓面时，铣刀最大直径D粗可按公式（4-1）进行估算，如图4-20所示。DD2/sin1)2/sin(

21粗（4-1）图4-20粗加工刀具直径计算3）对不通凹槽或孔的加工，选取刀具的l=H+（5～10）mm，其中l为切削部分长度，H为零件的加工厚度。4）对通槽或外形的加工，选取l=H+rε+（5～10）mm，其中rε为刀尖圆角半径。3.面铣刀的选用面铣刀广泛用于粗加工时的重切削和精

加工的高速切削。选择面铣刀时主要注意以下几何参数。（1）前角选择前角是刀具进入工件的切入角。通常，正前角可以可以降低切削力，减少切削热，应用广泛，尤其适用于小功率铣床。当铣削硬度较高材料时，要求较高的切削刃强度，负前角类型的刀片更好，尤其适用于短屑铸铁件加工。（

2）主偏角的选择铣刀的主偏角是由刀片和刀体形成的，主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。可转位铣刀

的主偏角有90o、88o、75o、70o、60o、45o等几种。主偏角对切削力的影响如图4-21所示。图4-21主偏角对切削力的影响（3）刀片形状与数量的选择刀片开头根据切削要求可分为：轻型切削槽形—

—具有锋利的正前角，用于切削平稳、低进给率、低机床功率、低切削力的场合。普通槽形——具有用于混合加工（粗精加工）的负前角，中等进给率。重型槽形——用于高进给率加工，安全性能最高。刀齿密度对操作稳定性具有低、中、高之分，当机床功率较小、小型机床、长时间加工时选用疏齿；普通铣削

或混合加工优先选用密齿；对铸铁、耐热材料等工件为了获得最大的生产效率，可选用超密齿。（4）面铣刀直径选择1）最佳面铣刀直径（D）应根据工件切削宽度来选择，D≈1.3～1.5WOC（切削宽度）。2）如果机床功率有限或工件

太宽，应根据两次走刀或依据机床功率来选择面铣刀直径，当铣刀直径不够大时，选择适当的铣加工位置也可获得良好的效果。一般可按WOC=3/4D选择（如图4-22所示）。在机床功率满足加工要求的前提下，可以根据工件尺寸，主要是工件宽度来选择铣刀直径，同时也要考虑刀具加工位置和刀齿与工件接触类型等。一般

说来，面铣刀的直径应比切削宽度大20%～50%；如果是三面刃铣刀，推荐切深是最大切深的40%，并尽量使用顺铣以利于提高刀具寿命。图4-22面铣刀直径选择4．刀具的管理在加工中心或FMS上刀具的管理主要有以下四种方法：（1）一种工件采用一组刀具该方法是对要加工的

不同种类的工件，各准备一组刀具。当一种工件加工完毕后，将机床刀库上所有刀具取下送回库房。加工另外一种工件时，再换上另一组刀具，这种方法管理简单。（2）部分刀具更换及部分刀具共用在加工完一种工件后，保留一部分与下一

种工件共用的刀具，而将其余的专用刀具从刀库中卸下，再装上一部分不共用的刀具，加工下一种工件。因为不同的工件共用一部分刀具，所以这种方法减少了刀具的存储总量。（3）数种工件使用同一组刀具按成组技术相似性原理选出数种相似性工件，把这组工件所使用的全部刀具作为一组。成组的刀具都安放在刀库中，因

而需要机床刀库容量大。一般要求能容纳80～140把刀具。（4）所有刀具为一组机床所共用上述三种方法均只考虑了—台加工中心的情况，假定按计划加工多种不同的工件，在实际生产中常会发生各种意外的情况。例如机床故障或材料发生问题等

，以至必须临时改变加工计划。此时需要一个较有弹性的系统来适应这些意外的情况。这时可将同组刀具分布在一组加工中心的刀库中，彼此共用。而每一台机床均具有相同的功能，可以完成任一种零件的加工。4.2.4工具系统1.刀柄外形与结构如图4-23所示。为常用的

刀柄与主轴孔的配合锥面一般采用7:24的锥度，这种锥柄不自锁，换刀方便，有较高的定心精度和刚度。为了保证刀柄与主轴的配合与连接，刀柄与拉钉的结构和尺寸均已标准化和系列化，在我国应用最为广泛的是BT4O和BT5O系列刀柄

和拉钉。BT表示采用日本标准MAS403的刀柄系列，其后数字40和50分别代表7:24锥度的大端直径69.85和44.45，BT40刀柄与拉钉尺寸如图4-24所示。（a）刀柄的作用（b）BT系列刀柄（

c）ANSI系列刀柄图4-23刀柄的结构和规格（a）BT40刀柄尺寸（b）拉钉尺寸图4-24BT40刀柄与拉钉尺寸图图4-26按夹持方式分类的刀柄（1）工具系统型号我国工具系统型号表示方法如下：其中①、②、③项表示的含义分别是：①项

表示柄部型式及尺寸。其中JT或BT表示采用国际标准ISO7388号（或日本标准MAS403号）加工中心机床用锥柄柄部（带机械手夹持槽），其后数字为相应的ISO锥度号，如50和40分别代表大端直径为69.85和44.45的7：2

4锥度，刀柄大端直径越大，则刚性越好。②项表示刀柄用途及主参数。XS表示三面刃铣刀刀柄，用途后的数字表示工具的工作特性，其含义随工具不同而异，本例表示铣刀内孔直径。由于加工中心要适应多种型式零件不同部位的加工，故工具装夹部分的结构、形式、尺寸也是多种多样的。将通用性较强的几种装夹工

具系列化、标准化就是通常说的工具系统。工具系统的用途和代号如表4-3所示。③项表示工作长度。同一类型的工具系统可以有多种工作长度。表4-2工具柄部型式代号代号工具柄部型式JTBTSTMTMWZB自动换刀机床用7:24圆锥

工具柄GB10944-89自动换刀机床用7:24圆锥BT型工具柄JISB6339手动换刀机床用7:24圆锥工具柄GB3837.3-83带扁尾莫氏圆锥工具柄GB1443-85无扁尾莫氏圆锥工具柄GB1443-85直柄工具柄

GB6131-85表4-3工具系统的用途代号及规格代号用途或名称规格参数表示的内容GJKTFMMDMWQTFTKTQCTQWTS攻丝夹头刀柄直柄接杆刀柄套式扩孔、铰刀刀柄浮动镗刀有扁尾莫氏锥孔刀柄短莫氏圆锥柄刀柄无扁尾莫氏锥孔刀柄弹簧夹头复合镗刀可

调镗头倾斜型粗镗刀倾斜型微调镗刀双刃镗刀最大攻螺纹规格-刀柄工作长度装接杆孔直径-刀柄工作长度扩铰刀外径-刀柄工作长度镗刀直径-刀柄工作长度莫氏锥柄号-刀柄工作长度莫氏锥柄号-刀柄工作长度莫氏锥柄号-刀柄工作长度最大夹持直径-刀柄工

作长度小孔直径／大孔直径-小孔工作长度／大孔工作长度装刀孔直径-刀柄工作长度最小镗孔直径-刀柄工作长度最小镗孔直径-刀柄工作长度最小镗孔直径-刀柄工作长度（续表）TZCXLXMXPXSZZJ直角型粗镗刀套式立铣刀刀柄套式面铣刀刀柄削平型直柄刀柄三面刃铣

刀刀柄钻夹头贾氏锥度钻夹头最小镗孔直径-刀柄工作长度刀具内孔直径-刀柄工作长度刀具内孔直径-刀柄工作长度装刀孔直径-刀柄工作长度刀具内孔直径-刀柄工作长度莫氏短锥号-刀柄工作长度贾氏锥柄号-刀柄工作长度4.2.5高速铣削及其工具系统高速加工要求确保高速下主轴与刀具联结状

态不能发生变化。但是，高速主轴的前端锥孔由于离心力的作用会膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，而标准的7：24实心刀柄尺寸不变，因此标准锥度联结的刚度会下降，在拉杆拉力的作用下，刀具的轴向位置会发生改变（见图4-27）。4-27在高速离心力作用下主轴膨胀1.

HSK刀柄HSK（德文Hohlschaftkegel缩写）刀柄，是德国阿亨（Aachen）工业大学机床研究所在20世纪90年代初开发的一种双面夹紧刀柄，这种结构是专为高速机床主轴开发的一种刀轴联结结构，已被DIN标

准化。HSK短锥刀柄采用1:10的锥度，锥柄部分采用薄壁结构，锥度配合的过盈量较小，对刀柄和主轴端部关键尺寸的公差要求特别严格。拉杆通过楔形结构对刀柄施加轴向力（如图4-28（b）所示）。（a）一面约束（b）两面约束（HSK）图

4-28刀柄和主轴约束方式2.热装刀柄该工具系统的装夹原理是用感应加热等方法将刀柄加热，当温度达到315～425°C时，使负公差的刀柄内径充分扩大到刀具柄部能插入的程度时，将刀具柄部插入内孔，然后冷却刀柄，靠刀

柄冷却收缩以很大的夹紧力同心地夹紧刀具。热装（热压配合）刀具具有径向跳动小、夹紧力大且稳定可靠、刚性好等优点，非常适合高精切削加工。使用热装刀具可获得高精度和表面粗糙度优良的产品，可延长刀具的使用寿命，显著提高加工效率，深受用户欢迎。但是，热装刀具要求使用专用装置。图4-29液压刀柄图3.

液压刀柄油压夹头能够提供足够的刚性和动平衡，并能使刀具柄部与夹头的轴心成一直线。油压夹头的特点是，其内有较薄的套，此套在油压作用下传递压力并能实现刀具夹紧（如图4-29所示）。带薄壁内套的油压夹头用于夹持焊接刀具有时会发生破损的

情况，油压夹具只能夹持圆柄刀具，不适合夹持非圆柄刀具。4.3数控铣床与加工中心的常用夹具在选择夹具时通常需要考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性。具体选用时可参考下列原则：（1）在生产量小或

研制产品时，应广泛采用通用或组合夹具，只用在组合夹具无法解决时才考虑采用其他夹具。（2）小批量或成批生产时可考虑采用专用夹具，但夹具结构应尽量简单。（3）在生产批量较大的可考虑采用多工位夹具和气动、液压夹具。4.3.1通用夹具1.螺钉压板将

被加工零件直接放在工作台上（或通过垫铁放在工作台上），利用T形槽、螺栓和压板将工件固定在机床工作台上。装夹工件时，需根据工件装夹精度要求，用百分表等找正工件。图4-30是利用压板和螺钉装夹零件的示意图。图4-30用压板螺钉装夹

工件示意图1-工件2-工作台3-压板4-螺钉5-垫铁6-螺母2.机用平口钳铣削形状比较规则的零件时常用平口钳装夹。当加工一般精度和夹紧力要求的零件时常用机械式钳口移动夹紧工件。当加工精度要求较高，需要较大的夹紧力时，可采用较高精度的液压式平口钳，如图4-31（b）所示。平口钳在数控铣床工作台

上安装时，通过百分表表调整固定钳口与X或Y轴的平行度，零件夹紧时要注意控制零件件变形和活动钳口的上翘。（a）机械式平□钳（b）液压式平口钳1-钳体2-固定钳口3-活动钳口4-活动钳身1-活动钳口2-心铀3-钳口5-丝杠方头6-底座7-定位键8-钳体零线4

-活塞5-弹簧6-油路图4-31机用平口钳3.铣床用卡盘如图4-32所示是在铣床上使用的三爪夹盘和四爪夹盘。在数控铣床上加工回转体零件时，可以采用三爪卡盘装夹零件，对于非回转零件可采用四爪卡盘装夹。图4-32铣床用卡盘4.3.2

专用夹具专用夹具是针对某一类零件设计、制造的夹具，一般用在产量较大或研制需要时采用。其结构固定，仅使用于一个具体零件的具体工序，这类夹具设计应力求简化，目的缩短装夹时间。图4-33所示表示铣削某一零件上表面时无法采用通用夹具，故用V型槽和压板结合做成了一个专用夹具。图4-33用专用

夹具铣平面4.3.3组合夹具组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经规格化的标准元件构成。标准元件有不同的形状、尺寸和规格，应用时可以按工件的加工需要组成各种功用的夹具。组合夹具的主要特点是元件可以长期重复使用，结构灵活多样。图4-34槽系组合夹具1-基础件2-支承件3-

定位件4-导向件5-夹紧件6-坚固件7-其他件8-组合件组合夹具有槽系组合夹具和孔系组合夹具。图4-34是一个槽系组合夹具的例子。图4-35是孔系组合夹具。图4-35孔系组合夹具4.3.4气动和液压夹具气动和液动夹

具适合生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的场合，能减轻工人劳动强度和提高生产率，但其结构较复杂，造价往往很高，而且制造周期较长。图4-36所示是气动夹盘。图4-36气动卡盘4.3.5回转工作台

1.分度工作台分度工作台只能完成分度运动，即回转工作台回转时不能切削加工。它是按照数控系统的指令，在需要分度时将工作台连同工件回转一定的角度。分度时也可以采用手动分度。分度工作台一般只能回转规定的角度（如90°、60°和45°等）。2.数控回转工作台图4-37所示为数控加工转工作台，数控回转工作

台外观上与分度工作台相似，但内部结构和功用却大不相同。可以实现连续分度，并且在回转过程中可以进行切削加工。数控回转工作台的主要作用是根据数控装置发出的指令脉冲信号，完成圆周进给运动，进行各种圆弧加工或曲面加工，也可以进行分度工作。数控回转工作台可以使数控铣床和加工中心增加一个或

两个回转坐标，通过数控系统实现四坐标或五坐标联动，有效地扩大工艺范围，加工更为复杂的工件。数控卧式铣床一般采用方形回转工作台，实现B坐标运动。数控立式铣床一般采用圆形回转工作台，安装在机床工作台上，可以实现A、B或C坐标运动。图4-37数控回转工作台4.3.6成组夹具成组夹具是随成组加工工

艺的发展而出现的。使用成组夹具的基础是对零件的分类（即编码系统中的零件族）。通过工艺分析，把形状相似、尺寸相近的各种零件进行分组，编制成组工艺，然后把定位、夹紧和加工方法相同的或相似的零件集中起来，统筹考虑夹具的设计方案。对结构外形相似的零件，采

用成组夹具，可以减少夹具数量、提高经济效益。4.3.7真空夹具适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积且不能实施机械夹紧的被加工零件。有的数控铣床（如壁板铣床）自身带有通用真空平台，在安装工件时，对形状规则的矩形毛坯，可直接用特制的橡胶条（有一

定尺寸要求的空心或实心圆形截面）嵌入夹具的密封槽内，再将毛坯放上，开动真空泵，就可以将毛坯夹紧。对形状不规则的毛坯，可以采用特制的过渡真空平台，将其叠加在通用真空平台上使用。4.4数控铣床和加工中心加工工艺分析1.平面

类零件加工面平行、垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件称为平面类零件。根据定义，图4-38所示的三个零件都属于平面类零件。目前，在数控铣床上加工的绝大多数零件属于平面类零件。（a）平面轮廓（b）斜平面（c）正圆台和斜筋图4-38典型的平面类零件4.4.1数控铣削的适应对象2.变

斜角类零件加工面与水平面的夹角呈连续变化的零件称为变斜角类零件，这类零件多数为飞机零件，此外还有检验夹具与装配型架等。变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周接触的瞬间为一条直线。如图4-39所示为飞机上的一种变斜角梁缘条，该零件在第2肋至第5肋的斜角α从3度10

分均匀变化为2度32分，从第5肋至第9肋再均匀变化为1度20分，从第9肋到第12肋又均匀变化至0度。图4-39变斜角梁缘条加工变斜角面的常用方法主要有3种：（1）用四坐标联动的数控铣床（X、Y、Z、A）加工，刀具使用圆柱铣刀，运用直线插补方

式摆角加工。这种方法适用于曲率变化较小的变斜角面，当工件斜角过大，超过铣床主轴摆角范围时，可用角度成型刀加以弥补。（2）用五坐标联动的数控铣床（X、Y、Z、A、B或C），运用圆弧插补方式摆角加工。这种方法适用于曲率变化较大的变斜角面，这时用四坐标联动、直线插补的

方法难以满足加工要求。（3）用三坐标数控铣床进行2.5坐标加工，刀具使用球头铣刀和鼓形铣刀，运用直线或圆弧插补的方式分层铣削，所留刀残痕用钳修的方法加以清除。图4-40是用鼓形刀铣削变斜角面的情况。由于鼓

形刀的鼓径可以做得比较大，要比球头刀的球径大，所以加工后的迭刀刀峰较小，加工效果比球头刀好。球头刀只能加工大于90度的开斜角面，而鼓形刀可以加工小于90度的闭斜角面。图4-40用鼓形刀分层铣削变斜角面图4-412.5坐标行切加工曲面示意图3.曲面类零件加工面为空间曲面的零件称为曲面

类零件。这类零件的特点是加工面不能展开为平面，加工过程中曲面与铣刀始终为点接触。此类零件一般采用三坐标数控铣床加工，刀具通常使用球头铣刀以避免由于干涉铣伤邻近表面。加工曲面的常用方法有2种：（1）采用三坐标数控铣床进行二坐标联动的2.5坐标加工。加工时只有两个坐标联动，另一个坐标按一定行距

周期性进给。对于不太复杂的空间曲面的加工常用此法，图4-41是对曲面进行2.5坐标行切加工的示意图。（2）采用三坐标数控铣床进行三坐标联动的方法加工空间曲面。加工时通过X、Y、Z三坐标联动完成空间直线插补。对于较

复杂空间曲面的加工常用此法。4.4.2加工中心的主要加工对象1.箱体类零件箱体类零件一般是指具有一个以上孔系，内部有型腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系及平面加工，公差要求较高，特别是形位公差要求较为

严格，通常要经过铣、钻、扩、镗、铰、锪，攻丝等工序，需要刀具较多，在普通机床上加工难度大。加工箱体类零件时，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心加工。箱体类零件的加工方法主要有以下几种：（1）当既有面

又有孔时，应先铣面，后加工孔；（2）所有孔系都先完成全部孔的粗加工，再进行精加工；（3）一般情况下，直径大于φ30的孔都应铸造出毛坯孔。在普通机床上先完成毛坯粗加工，给加工中心工序的留量为4～6mm（直径

），再上加工中心进行精加工。通常分“粗镗-半精镗-孔端倒角-精镗”四个工步完成；（4）直径小于φ30的孔可以不铸出毛坯孔，全部加工都在加工中心上完成。可分为“锪平端面-打中心孔-钻-扩-孔端倒角-铰”等工步。有同轴度要求的小孔（<φ30），须采用“锪平端面-打中心孔-

钻-半精镗-孔端倒角-精镗（或铰）”等工步来完成；（5）在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特别是在大小孔相距很近的情况下，更要采取这一措施；（6）对于跨距较大箱体的同轴孔加工，尽量采取调头加工的方法，以

缩短刀辅具的长径比，增加刀具刚性；（7）螺纹加工。一般情况下，M6以上、M20以下的螺纹孔可在加工中心上完成螺纹攻丝。因加工中心的自动加工方式在攻小螺纹时，不能随机控制加工状态，小丝锥容易折断，M6以下的螺纹可在加工中心上完成底

孔加工，再通过其他手段攻螺纹。M20以上的大螺纹可采用铣削或镗削加工完成。2.复杂曲面复杂曲面在机械制造业，特别是航空、航天工业中占有特殊重要的地位。复杂曲面类零件如：各种叶轮，导风轮，球面，各种曲面成形模具

，螺旋桨以及水下航行器的推进器，以及一些其它形状的自由曲面。这类零件均可用加工中心进行加工。比较典型的下面几种：（1）凸轮、凸轮机构作为机械式信息贮存与传递的基本零件，被广泛地应用于各种自动机械中，加工这类零件可根据凸轮的复杂程度选

用三轴、四轴联动或选用五轴联动的加工中心。（2）整体叶轮类整体叶轮除具有一般曲面加工的特点外，还存在通道狭窄、容易产生刀具对邻近曲面的干涉以及加工面本身的干涉等难点。加工这样的型面，采用四轴以上联动的加工中心才能完成。（3）模具类如注塑模具、橡胶模具、真空成形吸塑模

具、精密铸造模具等。采用加工中心加工模具，由于工序高度集中，动模、静模等关键件的精加工基本上是在一次安装中完成全部机加工内容，可减少尺寸累计误差，减少修配工作量。（4）球面可采用加工中心铣削。三轴铣削只能用球头铣刀

作逼近加工，效率较低，五轴铣削可采用端铣刀作包络面来逼近球面。3.异形件异形件是外形不规则的零件，大都需要点、线、面多工位混合加工，如一些支架、泵体、靠模等。异形件的刚性一般较差，夹压变形难以控制，加工精度也难以保证。用加工中心加工时应采用

合理的工艺措施，一次或二次装夹，利用加工中心多工位点、线、面混合加工的特点，完成多道工序或全部的工序内容。4.盘、套、板类零件这类零件带有键槽、或径向孔、或端面有分布的孔系。如各种电机端盖，端面有分布孔系。曲面的盘类零件宜选择立式加工中心

，有径向孔的可选卧式加工中心。推荐下列加工内容用数控铣削方法完成：（1）工件上的曲线轮廓内、外形，特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、

划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中完成铣削的表面或形状；（7）采用数控铣削后可成倍提高生产效率、减轻劳动强度的加工内容。4.4.3数控铣床加工

工艺分析1.零件图的工艺性分析在制订数控铣削工艺时，首先要对被加工零件进行工艺分析，根据零件图纸对零件的要求确定工艺规程、确定装夹方法、选择机床、刀具等。（1）零件的结构工艺性对零件图进行数控铣削工艺分析时应考虑以下几个要点。1）图纸尺寸的标注方法是否正确。

2）尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸。以尽量减少铣刀规格与换刀次数。3）内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小。一般来说，当（为被加工轮廓面的最大高度）时，可以判定为零件该部位的工艺性不好。4）零件铣削面的槽底圆角或腹板与缘板相交处的圆角半径r是否

太大。如图4-43所示，当r越大，铣刀端刃铣削平面的能力越差，效率也越低；当r大到一定程度时甚至必须用球头刀加工，这是应当尽量避免的。5）零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性。6）分析零件的形状及原材料的热处理状态，考虑零件在加工过程中是否会

发生变形，哪些部位最容易变形并采取一些必要的工艺措施进行预防。图4-42缘板高度及内转接圆弧对图4-43零件底面圆弧对铣削工艺性的影响零件铣削工艺性的影响图4-44必须两次安装加工的零件图4-45增加毛坯工艺凸台示例2.零件毛坯的工艺性分析从以下几个方面进行毛坯工艺性分析：1）毛

坯的加工余量是否充分并均匀在毛坯制造时，由于产生误差造成余量不均匀，甚至导致有的加工面余量不足。如果采用分层切削，一般尽量做到余量均匀，以减少内应力导致的变形。2）分析毛坯在安装定位方面的适应性主要分析加工毛坯时在安装定位方面的可靠性，

以便数控铣削时在一次安装中加工出尽可能多的待加工面。如图4-45所示的工件，因定位安装面小造成装夹困难，设计毛坏时在定位面一侧增加工艺凸台就可以较好地解决装夹问题了。图4-46是为了定位和夹紧在零件上增加了三个工艺凸耳。图4-46增加工艺凸

耳例3.走刀路线的确定在加工过程中，每道工序的加工路线对于提高加工质量和保证零件的技术要求都是非常重要的，它与零件的加工精度和表面粗糙度有直接的关系。所谓加工路线（或称进给路线）指加工过程中刀具相对于被加工零件的运动轨迹。确定加工路线就是确定刀具运动的轨迹。加工路线不仅包括切削时的刀具轨迹，还

包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。确定加工路线的原则主要有下列几点：1）使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量；2）使数值计算容易，减少程编工作量；3）使进给路线最短，减少程序段数，缩短空走刀时间。在确定进给路线时应首先考虑刀具如何切入工件。刀具切入方有法

向切入、切向切入和任意向切入三种方法。法向切入在零件的切入点易留下切削痕迹，故推荐使用切向切入和任意向切入方法。对于二维内外轮廓的铣削，要安排刀具从切向切入。当轮廓加工完后，要安排一段沿切线方向退刀，以避免在零件的切入点和退出点留下接刀痕。图4-47所示为铣削外圆可采取的进

给路线，切向进、退刀采取的是直线段。而对于内轮廓的加工，其切向进、退刀可采用圆弧段。图4-48所示为铣削内圆可采取的进给路线，切向进、退刀采取的是圆弧段。图4-47铣削外圆的走刀轨迹图4-48铣削内圆的走刀轨迹此外，在铣削加工零件轮廓时，要考虑尽量采用顺铣加工方式，这样可以提高零件

表面质量和加工精度，减少机床的“颤振”。进、退刀位置尽可能选在不太重要的位置。用立铣刀铣削内表面轮廓时，切入和切出都无法外延，这时铣刀只有沿工件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入点和切出点选在工件轮廓两几何元素的交点处。但是不同的进给路线会带来不同的加工结果。图4-49所示为加工内槽的三

种进给路线。图4-49中的（a）和（b）分别表示用行切法（即刀具与工件轮廓的切点轨迹在垂直于刀具轴线平面内的投影为相互平行的迹线）和环切法（即刀具与工件轮廓的切点轨迹在垂直于刀具轴线平面内的投影为一条或多条环形迹线）加工凹槽

的进给路线。两种走刀路线的共同点是都能切净内腔中的全部面积，不留死角，不伤轮廓，同时尽量减少了重复走刀的搭接量。但是行切法将在每两次走刀的起点与终点间留下残留高度而达不到要求的表面粗糙度。而环切法从数值计算的角度看，其刀位点计算稍为复杂

，需要逐次向外扩展轮廓线，而且从走刀路线的长短比较，环切法也略逊于行切法。图c则表示先用行切法最后环切一刀精加工轮廓表面，这样光整了轮廓表面而获得较好的效果。因此这三种方案中，图（c）代表的方案最佳。（a）（b）（c）图4-49凹槽铣削加工的进给路线（图中：

1-工件凹槽轮廓2-铣刀）（a）行切法（b）环切法（c）先行切后环切三坐标曲面加工通常采用行切法，即通过刀具沿各切削行的运动，近似包络出被加工曲面，如图4-50所示。两相邻切削行刀具轨迹或刀具接触点路经之间的距离称为进给行距，行距的大小直接影响曲面加工质量和效率。行距过小将使加工时

间成倍增加，同时还导致零件程序的膨胀；行距过大则表面残余高度增大，后续处理工作量加大，整体效率降低。影响三坐标加工进给行距的主要因素包括：刀具形状与尺寸、零件表面几何形状与安装方位、进给方向及允许的表面残余高度等。图4-51所示参数曲面，可采取的三种进给路线，即沿平行Y轴

方向进给、沿平行X轴方向进给和环切进给。参数线进给的特点是，刀具轨迹的规划和刀位计算简单，适合于参数线分布较均匀的情况。例如图4-51（a）与图4-51（b）的刀具轨迹分布较均匀，与截面线型刀具轨迹基本相当，因

而具有较高的加工效率与代码质量。图4-51（c）所示环切方案的编程相对麻烦，主要应用于边界受限制的零件。如型腔类零件的加工。在加工螺旋桨桨叶等类零件时，由于零件刚度小，加工变形问题突出，采用从里到外的环切，刀具切削部

位的四周可得到毛坯刚性边框的支持，有利于减小加工过程中的变形。当零件的边界开敞时，为保证加工的表面质量，应从零件的边界进刀和退刀。（a）（b）（c）图4-51曲面加工走刀路线（a）Y方向行切（b）X方

向行切（c）环切铣削加工中采用顺铣还是逆铣，对加工后表面粗糙度也有影响。一般来说，由于数控机床传动采用滚珠丝杠，其运动间隙很小，并且顺铣优点多于逆铣，所以应尽可能采用顺铣。对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料来说，

建议也采用顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量一般较大，这时采用逆铣则较为有利。4.4.4加工中心的工艺规程设计1.数控加工工序的划分（1）工序划分的原则数控加工工序划分的原则与普通机械加工类似

，但也有其自身特点，通常坚持以下原则：1）工序集中原则。在数控机床上加工较复杂的工序内容，可以减少零件的装夹次数。2）先粗后精原则。先粗加工，后精加工；考虑到粗加工时零件产生的变形需要一定时间恢复，粗加工后不宜接着安排精加工；当数控机床的精度能满足零

件的设计要求时，可将粗精加工一次完成。3）基准先行原则。在安排工序时，应首先安排零件粗精加工时要用到的定位基准面或基准孔等。4）先面后孔原则。在零件上既有面加工，又有孔加工时，一般采用先加工面，后加工孔的工序划分原则，以提高孔的加工精度。（2）工序划分的方法1）以一次安装、加工作为一道工

序。这种方法适于加工内容不多的零件，加工完成后就能达到待检状态。2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装加工多个表面，但会导致程序太长。程序长度会受到系统内存容量、机床连续工作时间（一个零件在一个工作班内应

该加工完毕）、查错和检索等的限制。因程序不宜太长，一道工序的内容也不宜太多。3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的零件，按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工

复杂的几何形状；先加工精度要求较低的部位，再加工精度要求较高的部位。4）以粗、精加工划分工序。对于易发生变形的零件，为减小加工后的变形，一般先进行粗加工，后进行精加工，并将粗、精加工工序分开。5）先主后次。即先加工主要表面，然后加工次要

表面。6）如一次装夹进行多道加工工序时，则应考虑把对工件刚度削弱较小的工序安排在先，以减小加工变形。7）先内形内腔加工，后外形加工。（3）工步的安排在加工中心上加工零件，一般都有多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理，直

接影响到刀具数量、加工精度、加工效率和经济效益。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精分开进行。2）对于既有面又有孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。先铣面可提高孔的加工精度。因为铣削

时切削力较大，工件易发生变形，而先铣面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削时极易在孔口产生飞边、毛刺，从而破坏孔的精度。3）按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中工步，以减少换刀次数，减少辅助时

间，提高加工效率。4）在一次安装中，尽可能完成所有能够加工的表面。2.确定走刀路线确定走刀路线的原理已在4.4.3中介绍，这里只强调几个原则。（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；（3）应使加

工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。3.铣削加工切削用量的确定数控铣削用量即铣削参数包括主轴转速(切削速度)、铣削深度与宽度、进给量、行距、残留高窿、层高等。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工

成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，具体数值应根据机床说明书、刀具切削手册，并结合经验而定。常用铣削参数术语和公式见表4-4。影响切削用量的因素包括：①机床机床刚性、最大

转速、进给速度等；②刀具刀具长度、刃长、刀具刃口、刀具材料、刀具齿数、刀具直径等；③工件毛坯材质、热处理性能等；④装夹方式(工件紧固程度)压板、台钳、托盘等；⑤冷却情况油冷、气冷、水冷等。表4-4铣削切削参数计算公式一览表（1

）铣削深度与铣削宽度分别指铣刀在轴向和径向的切削深度，也称背吃力量。在机床功率和刀具刚性允许的情况下，加工质量要求不高(Ra值不小于5μm)，且加工余量又不大(一般不超过6mm)，可以等于加工余量，一次铣去全部余量。若加工质量要求较高或加工

余量太大，铣削则应分层铣削。数控加工的精加工余量可小于普通机床，一般取0.2～0.5mm。在工件宽度方向上，一般应将余量一次切除。（2）主轴转速n从表4-4中的公式看出，主轴转速n由切削速度和切削直径决定。切削速度由刀具和工件材料决定。对于球头立铣刀或R角立铣刀

，由于球头立铣刀或R角立铣刀约有效切削直径和平底立铣刀不同，所以对于同样直径的球头刀和圆柱刀，那么意味着球刀的主轴转速更大，进给速度也更大，计算的公式和计算对比实例如图4-52所示。图4-52主轴转速与有效切削速度的关系（3）切削速度也称单齿切削线速度

，单位为m/min。提高值也是提高生产率的一个有效措施，的选择主要取决于刀具耐用度。名牌刀具供应商都会向用户提供各种规格刀具的切削速度推荐参数。切削速度值和工件的材料硬度有很大关系。例如用高速钢立铣刀铣削中碳钢时，可采用25m/min左右，而用同样的立铣刀铣削铝合金时，可选200m/min以上。

（4）进给量(进给速度)进给量是指机床工作台的进给速度，单位为mm/min或mm/r。根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。在数控编程中，还应考虑在不同情形下选择不同的进给速度。如在初始切削进刀时

，特别是Z轴下刀时，因为进行端铣，受力较大，同时考虑安全问题，所以应以相对较慢的速度进给。数控加工中的切削用量选择在很大程度上依赖于编程人员的经验，因此，编程人员必须熟悉刀具的使用和切削用量的确定原则，不断积累经验，从而保证零件的加工质量和效率。一

般的经验数据是：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度，一般在100～200mm/min范围内选取。2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。3）当加工精度、表面粗糙度要求

高时，进给速度应选小一些，一般在20-50mm/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。在选择进给速度时，还要注意零件加工中的某些特殊因素。例如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀具容易

产生“超程”现象，从而导致加工误差。如图4-53所示，铣刀由A向B运动，当进给速度较高时，由于惯性作用，在拐角处可能出现“超程”现象，即将拐角处的金属多切去一些。在编程时，将AB分成两段，在AA'段使用正常的进给

速度，到A'处开始减速，过B'后再逐步恢复到正常进给速度，从而减少超程量。目前一些完善的自动编程系统中有超程校验功能时，一旦检测出超程误差超过允许值，便设置适当的“减速”或“暂停”程序段予以控制。在加工过程中，也

可通过机床控制面板上的倍率开关进行人工调整，但是最大进给速度妻受设备刚度和进给系统性能等的限制。（5）行距如图4-54所示，行距表示相邻两行刀具轨迹之间的距离，一般L与刀具直径成正比，与切削深度成反比。一般L的经验取值范围为L=(0.6～0.9

)。图4-54行距、层高和残留高度示意图（6）残留高度δ使用平底刀和球头刀进行斜面或者曲面的等高加工时，均会在两层司留下未加工区域，相邻两行刀轨司所残留的未加工区域的高度称为残留高度，它的大小决定了加工表面的粗糙度，同时决定了后续的抛光工作量，是评价加工质量的一个重要指标

。在曲面精加工中更多采用的是球头刀，当加工面为平面时可以很容易地得到行距L和残留高度δ的关系:（7）钻削用量的选择1）钻头直径钻头直径由工艺尺寸确定。孔径不大时，可将孔一次钻出。工件孔径大于35mm时，若仍一次钻出孔径，往往由于受机床刚度的限制，先钻后扩时，钻孔的钻头

直径可取孔径的50%～70%。2）进给量小直径钻头主要受钻头的刚性及强度限制，大直径钻头主要受机床进给机构强度及工艺系统刚性限制。在条件允许的情况下，应取较大的进给量，以降低加工成本，提高生产效率。普通麻花钻钻削进给量可按以下经验公式估算。加工条件不同时，进给量可查阅切削用量手册。3）钻削速度钻削

的背吃力量(即钻头半径)、进给量及切削速度都会对钻头耐用度产生影响，但背吃力量对钻头耐用度的影响与车削不同。当钻头直径增大时，尽管增大了切削力，但钻头体积也显著增加，因而使散热条件明显改善。钻削速度可参考表4-5选取

。目前有不少高性能材料制作的整体钻头或组合钻头，其切削速度可取更高值，可由有关资料查取。工件材料低碳钢中、高碳钢合金钢铸铁铝合金铜合金钻削速度25～3020～2515～2020～2540～7020～40表4-5普通高速钢钻头钻削速

度参考值单位：m/min4.合理选择对刀点与换刀点对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值(X0,Y0)来校核。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位

置。该点可以是某一固定点(如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的)，数控机床在加工过程中如果要换刀，则需要预先设置换刀点并编入程序中选择换刀点的位置应根据工序内容确定，要保证换刀时刀具及刀架不与工件、机床部件及工装夹具相碰。常用机床参考点作为换刀点。常用

对刀点来确定工件坐标系原点。对刀点既可以选在工件上，也可以选在夹具或机床上。不管它选在何处，应与零件的定位基准有确定的尺寸关系，最好选在零件的设计基准或工艺基准上，如图4-55中的X0和Y0，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的关系。另外，还

要便于对刀，使对刀误差小，还应使编程方便、简单。图4-55对刀点的设定对刀点的选择原则是：①便于用数字处理和简化程序编制；②在机床上找正容易，加工中便于检查；③引起的加工误差小。4.5数控铣与加工中心的对刀使用对刀仪测量方法：

（1）组装和调整加工中使用的各种刀具。（2）使用前要用标准对刀心轴进行校准。每台对刀仪都随机带有一件标准的对刀心轴。应妥善保护使其不锈蚀或受外力变形。每次使用前要对Z轴和X轴尺寸进行校准和标定。（3）对本工序所使用的所有刀具进行测量，并记录数据。（4）将刀具装入

加工中心的刀库。将测量值输入数控铣床或加工中心。静态测量的刀具的参数和与实际加工状态不同，实际加工出的零件尺寸可能产生一定的差值。静态测量的刀具尺寸应大于图纸上孔的标注尺寸，因此对刀时要考虑一个修正量

，由操作者的经验来预选，一般要偏大0.01～0.05mm。4.5.1机外对刀仪4.5.2机内Z向对刀机内对刀的过程大致如下：（1）组装和调整加工中使用的各种刀具。（2）校准Z向设定器，用校准棒压在Z轴设定器的上面，调整表盘使指针

指向刻度0。（3）将其放在Z向0点的平面上（一般为零件平面）。（4）将1把刀具装入加工中心（或数控铣床）主轴。（5）Z向移动主轴，如图4-56所示，使刀尖与Z向设定器接触，使Z轴设定器指针指向刻度0（或是指示灯亮），将该刀的刀号、长度、直径等参输入系统（输入方法参考机床操作手册）。（6）将

刀具装入刀库。（7）重复步骤3～5，直至将所有刀具测量完毕。用这种方法即测量了各个刀具的长度补偿值，又确定了Z轴的0点。图4-56Z轴设定器对刀4.5.3X、Y向对刀1.机械式寻边器对刀图4-57（a）所示是机械式寻边器外形，它是利用可偏心心旋转的两

段圆柱体进行工作的。偏心式寻边器的使用过程如下：（1）将偏心式寻边器通过刀柄安装在主轴上。（2）启动主轴旋转，主轴转速一般为50r/min左右。（3）在X正方向手动移动工作台，使寻边器下部的圆柱与被加工

零件的与X轴垂直的侧面接触。（4）进一步慢速移动工作台，边移动边观察，直至两段圆柱同心止。（5）记录下数控系统显示器上显示的X值，此时主轴中心距离零件被测量面的距离等到寻边器的半径。（6）用同样的方法进行Y正向移动测量，记录下Y值。（7）用记录的X值加上一个寻

边器圆柱半径值（X+R），用记录的Y值加上一个寻边器圆柱半径值（Y+R）就是主轴中心移至零件一个角点上的坐标值，如果此点是工件原点，则将计算后的X值和Y值输入系统G54～G59之一（如G54）所对应的寄存器中，将来在程序

中可使用G54控制坐标系。（a）（b）图4-57寻边器（a）机械式（b）光电式2.光电式寻边器对刀图4-57（b）所示是光电式寻边器外形，它的测头是一个直径为10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测量杆上，碰到工件时可以退让，并将电路导通，发出光信号。

通过光电式寻边器的指示和机床坐标位置可得到被测表面的坐标位置。利用测头的对称性，还可以测量一些简单的尺寸。如图8-58所示为一矩形零件，其几何中心为工件坐标系原点，现需测出工件的长度和工件坐标系在机床坐标系中的位置。具体测量方法如下。（1）将工件通过夹

具装在机床工作台上，装夹时，工件的四个侧面都应留出寻边器的测量位置。（2）将寻边器通过刀柄装在主轴上，手动Z轴使寻边器下降到图4-59所示，钢球与测量杆的交线不要低于零件的上表面，且保证钢球的最在半径面低

于零件的上表面。当出现误操作时可以保护测量杆不受损坏。（3）在X方向快速移动主轴，让寻边器测头靠近工件的左侧，改用微调操作，让测头慢慢接触到工件左侧，直到寻边器发光。记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值，如-358.700。（4）抬起测头至工件上表面之上，

快速移动主轴，让测头靠近工件右侧，改用微调操作，让测头慢慢接触到工件右侧，直到寻边器发光。记下此时测头在机械坐标系中的X坐标值，如-248.700。（5）两者差值再减去测头直径，即为工件长度。测头的直径一般为1Omm，则工件的长度为L=-248.700-(-358.700)-10=100

mm。（6）工件坐标系原点在机械坐标系中的X坐标为X=-358.7+100/2+5=-303.7，将此值输入到工件坐标系中(如G54)的X即可。（7）同样，工件坐标系原点在机械坐标系中的Y坐标也按上述步骤测定。工件找证和建立工作坐标系对于数控加工来说是非常关键的。而找正方

法也有很多种，用光电式寻边器来找正工件非常方便，寻边器可以内置电池，当其找正球接触工件时，发光二极管亮，其重复定位精度在2.0µm以内，图4-60为其应用(测量孔径、阶台高、槽宽、直径及四轴加工时工件坐标系设定)图示。图4-58带内轮廓型腔矩形零件图4-59寻边器头部的位置图4-60寻边器结构和

应用3.采用刀具试切对刀如果对刀精度要求不高，为方便操作，可以采用加工所用的刀具直接进行对刀，如图4-61所示。其操作步骤为：(1)将所用铣刀装到主轴上；(2)使主轴中速旋转；(3)手动移动铣刀靠近被测边，直到铣刀周刃轻微接触到工件表面；(4)将铣刀沿正Z向退离工件；(5)将机床相对坐标

X(或Y)置零，并向工件方向移动刀具半径的距离；(6)此时机床坐标的X(或Y)值即被测边的X(或Y)坐标；(7)沿Y(或X)方向重复以上操作，可得被测边的Y(或X)坐标。图4-61试切对刀4.采用杠杆百分表(或千分表)对刀如图4-62所

示，其操作步骤为：(1)用磁力表座将杠杆百分表粘在机床主轴端面上；(2)利用手动转动主轴，使主轴转动；(3)手动操作使旋转的表头依X，Y，Z的顺序逐渐靠近被测表面；(4)移动Z轴，将表头压在被测表面约0.1mm；(5)逐步降低手动脉冲发生器的移动量，使表头旋转一周时，其指针的跳动量在允许的对刀误差

内，如0.02mm，此时可认为主轴的旋转中心与被测孔中心重合；(6)记下此时机床坐标系中的X，Y坐标值。图4-62用百分表(或千分表)对刀4.6数控铣床与加工中心程序编制4.6.1G功能表4-6G功能表G代码组功能G代码组功能◤G0001定位◤G50.122可编程镜

象取消◤G01直线插补G51.1可编程镜象有效G02圆弧插补/螺旋线插补CWG5200局部坐标系设定G03圆弧插补/螺旋线插补CCWG53选择机床坐标系G0400暂停，准确停止◤G5414选择工件坐标系

1G05.1预读控制（超前读多个程序段）G54.1选择附加工件坐标系G07.1(G107)圆柱插补G55选择工件坐标系2G08预读控制G56选择工件坐标系3G09准确停止G57选择工件坐标系4G10可编程数据输入G58选择工件坐标系5G11可编程数据输入方式取消G

59选择工件坐标系6◤G1517极坐标指令消除G6000/01单方向定位G16极坐标指令G6115准确停止方式◤G1702选择XP平面，X轴或其平行轴G62自动拐角倍率◤G18选择ZP平面，Y轴或其平行轴G63攻丝方式◤G

19选择YP平面，Z轴或其平行轴◤G64切削方式G2006英寸输入G6500宏程序调用G21毫米输入G6612宏程序模态调用◤G2204存储行程检测功能接通◤G67宏程序模态调用取消G23存储行程检测功能断开G681

6坐标旋转有效G2700返回参考点检测◤G69坐标旋转取消G28返回参考点G7309深孔钻循环G29从参考点返回G74左旋攻丝循环G30返回第234参考点G76精镗循环G31跳转功能◤G80固定循环取消/外部操作功能取消G3301螺纹切削G81钻孔循环或外部操作功能G37

00自动刀具长度测量G82钻孔循环或反镗循环G39拐角偏置圆弧插补G83深孔钻循环◤G4007刀具半径补偿取消G84攻丝循环G41刀具半径补偿左侧G85镗孔循环G42刀具半径补偿右侧G86镗孔循环◤G40.1

（G150）18法线方向控制取消方式G87背镗循环G41.1（G151）法线方向控制左侧接通G88镗孔循环G42.1（G152）法线方向控制右侧接通G89镗孔循环G4308正向刀具长度补偿◤G9003绝对值编程G44负向刀具长度补偿G91增量值编程G4500刀具

位置偏置加G9200工件坐标系或最大主轴速度G46刀具位置偏置减G92.1工件坐标系预置G47刀具位置偏置加2倍◤G9405每分进给G48刀具位置偏置减2倍G95每转进给◤G4908刀具长度补偿取消G9613恒周速控制◤G5011比例缩放取消◤G97恒周速控制取消G51比例缩放有效◤G9810固定

循环返回到初始点G99固定循环返回到R点说明：①表格中带符号“◤”的代码为默认代码。②“00”组的G代码为非模态代码。③同组的G代码出现在一个程序段中，则最后一个有效。④“09”组代码遇到“01”组代码固定循环被自动取消。4.6.2M代码M00程序停止M07切削液开（雾状）M01选择停止M

08切削液开M02程序结束M09切削液关M03主轴正转M19主轴准停M04主轴反转M30程序结束并返回M05主轴停止M98调用子程序M06换刀M99子程序结束表4-7M代码表4.6.3坐标平面指令（G17、G18、G19）在数控铣床或加工中心上加工圆弧时，可能在不同的坐标平面上加工，这就需要在加工

圆弧前指出圆弧所的坐标平面。用G17指定为XY平面，G18指定为ZX平面，用G19指定YZ为平面。G17、G18、G19是模态指令，系统上电复位后默认G17平面4.6.4基本移动指令（G00、G01、G02、G03）1.快速点定位（G00或G0）该指令为模态指令，控制刀具从当前位置快

速移动到指令中给出的目标点位置。在运动过程中不能切削。指令的格式为：G00X__Y__Z__；其中：X、Y、Z后给出的是目标点的坐标值，可以控制一轴、两轴或三轴运动，如图4-63所示。（a）同时1轴运动（b）同时2轴运动（c）同时3轴运动图4-63G00指令的运动需要说明的是：G00

指令的运动速度在指令中不能控制，它是由系统参数设置确定的，可以用操作面板上的快速进给修调旋钮（或按钮）来调整。另外，目前有的系统G00的运动轨迹可以设置，可以为设置折线，也可以设置为直线，如图4-64所示。由于运动轨迹不同，使用时要特别注意，以防快速运动时刀具与夹具或

被加工零件相撞。图4-64G00的走刀轨迹2.直线插补（G01或G1）G01指令为模态指令，控制刀具以给定的速度从当前位置运动到指令给出的目标点位置。指令格式为：G01X__Y__Z__F__；其中：

X、Y、Z后的数字是目标点坐标，F后的数字是进给量（mm/min）。图4-65表示刀具从P1点开始，沿直线移动到P2、P3、P4、P5、P6点，下面给出绝对坐标方式（G90）和增量坐标方式（G91）编程。设进给速度为120mm/min。G90方式编程

为：G91方式编程为：G01Y80.F120.；P1-P2G01Y50.F120.P1-P2X60.；P2-P3X30.；P2-P3X100.Y50.；P3-P4X40.Y-30.；P3-P4Y30.；P4-P5Y-20.；P4-P5X50.Y20.；P5-P6X-50.Y-10.；P

5-P6图4-65G01编程例3.圆弧插补指令（G02、G03或G2、G3）G02、G03指令为模态指令，指令控制刀具在指定坐标平面内以给定的进给速度从当前位置(圆弧起点)沿圆弧移动到指令结出的目标点位置(圆弧终点

)。G02为顺时针圆弧插补指令，G03为逆时针圆弧插补指令。在不同坐标平面上圆弧切削的方向(G02或G03)如图4-66所示，其判断方法为：在笛卡尔右手直角坐标系中，从垂直于圆弧所在平面的轴线的正方向往负方向看。顺时针为G02，逆时针为G03。指令格式有三种情况：（1）

X-Y平面上的圆弧：（2）Z-X平面上的圆弧：（3）Y-Z平面上的圆弧：其中：X、Y、Z为圆弧终点坐标；I、J、K为圆心分别在X、Y、Z轴相对圆弧起点的增量坐标(以后简称IJK编程)；R为圆弧半径（以后简称R编程）。注意：G02和G03与坐标平面的选择

有关。圆弧终点坐标可分别用增量方式或绝对值方式指令，用G91方式指令时表示圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标。用R编程时，如果圆弧圆心角小于等于180度，R取正值，大于180度时，R取负值。如果加工的是整圆，则不

能直接用R编程，而应用IJK编程。图4-66圆弧切削方向与平面的关系【例4-1】：在立式数控铣床上铣削如图4-67所示的零件。零件厚度为10mm，该零件材料为45钢。使用Φ16的高速钢4齿立铣刀。按照给定的条件确定切削速度为25m/min，背吃刀量为10mm，

进给量取每齿0.1mm。主轴转速n=25*1000/(16*3.14)=497取500r/min，进给量F=0.1*4*500=200mm/min。由于还没有介绍刀具半径补偿指令，本例按图4-68所示的刀具中心轨迹编程，图4-69是走刀路线图。设工件原点在零件的

左下角。图4-67被加工零件轮廓图4-68刀具运动轨迹图4-69走刀路线图O4001直线和圆弧轮廓程序段号程序段内容说明N1G90G80G40G17G49G94G21；绝对,取消循环,取消刀补,X-Y平面,公制输入N2G54G

00X20Y-20；刀具快速运动到A点N3X8.Y0S500；刀具快速运动A-B点,指定转速N4Z5.M03；主轴正转快速下刀到Z=5N5G01Z-15.F100M08；慢速下刀至刀尖到Z=-15,进给速度为100,冷却液开N6Y25.F200；切削进给

B-CN7G03X-20.Y45.I-20.J0；逆圆C-D,IJK编程N8G01X-50.；直线D-EN9G03X-58.Y45.R8.逆圆E-F,R编程N10G02X-65.Y38.R7.；顺圆F-G,R编程N11G03X-73.Y30.R8.；逆圆G-H,R编程N12G01Y0；直线H-

IN13G03X-65.Y-8.I8.J0逆圆I-J,IJK编程N14G01X-53.；直线J-KN15G03X-45.Y0I0J8.；逆圆K-L,IJK编程N16G02X-25.Y0I8.J0；顺圆L-M,IJK编程N17G03X-17

.Y-8.R8.；逆圆M-N,R编程N18G01X0；直线N-PN19G0X20.Y-20.；快速回起点P-AN20G0Z50.；Z向抬刀N21M30；程序结束,自动停主轴,Z向自动到参考点4.螺旋线插补指令螺旋线的形成是刀具作圆弧插补运动的同时与之同

步地作轴向运动，其指令格式为：式中：G02、G03为螺旋线的旋向，其定义同圆弧；X、Y、Z为螺旋线的终点坐标；I、J为圆弧圆心在X-Y平面上X、Y轴上相对于螺旋线起点的增量坐标；R为螺旋线在X-Y平面上的投影半径；K为螺旋线的导

程。以下两式的意义类同，见图4-70所示。图4-70螺旋线图4-71螺旋线示例【例4-2】：铣削如图4-71所示螺旋线，共有10圈，其程序为：O4002直线和圆弧轮廓程序段号程序段内容说明N1G90G80G40G17G49G94G21；绝对,取消循环,取消刀补,X-Y

平面,公制输入N2G54X0Y0G00设定坐标系N3M03S500主轴转N4G91G17相对坐标编程，XY平面N5G03X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.F50.螺旋插补，第1个导程N6X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第2个导程N7X0.Y0.Z5.I

15.J0.K5.螺旋插补，第3个导程N8X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第4个导程B9X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第5个导程B10X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第6个导程N11X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第7个导程N1

2X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第8个导程N13X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第9个导程N14X0.Y0.Z5.I15.J0.K5.螺旋插补，第10个导程N15M30程序结束，自动停主

轴，自动回参考点4.6.5程序暂停（G04）G04指令控制系统按给定的时间暂时停止执行后续程序段。暂停时间结束则继续执行后面的程序段。该指令为非模态指令，只在本程序段有效。指令格式为：G04X___或G04P___其中：X、P均为暂停

时间，X后跟的数字单位分别为秒，P后跟的数字为毫秒。暂停指令应用于下列情况：(1)用于主轴有高速、低速挡切换时，于M05指令后，用G04指令暂停几秒，使主轴停稳后，再行换挡，以避免损伤主轴电动机。(2)用于孔底加工时暂停几秒，使孔的深度正确及减小孔底面的粗糙度

。(3)用于铣削大直径螺纹时，用M03指定主轴正转后，暂停几秒使转速稳定，再加工螺纹，使螺距正确。图4-72G04使用例【例4-3】：在铣床上镗削如图4-72所示的孔。为了保证孔底光滑和深度尺寸准确，在镗到孔底时暂停一秒钟(P1000)，其加工程序为：O4003直线和

圆弧轮廓程序段号程序段内容说明N1G90G80G40G17G49G94G21；绝对,取消循环,取消刀补,X-Y平面,公制输入N2G54X0Y0G00；设定坐标系N3M03S500；主轴转N4G00Z2.0；下刀N5G01Z-10.F100.；

切削进给N6G04P1000；暂停N7G00Z22.；抬刀N8M30；程序结束，自动停主轴，自动回参考点暂停时间一般应保证刀具在孔底保持回转一转以上。例如假设主轴转速为300r/min，则暂停时间=60／300＝0.2s，也就是说，暂停时间应该至

少0.2s以上。假设我们可以取0.5s，则指令为：G04P500；(或G04X0.5；)4.6.6刀具与刀具补偿（T功能、G41、G42、G40、G43、G44、G49）1.刀具功能(T功能)加工中心的T功能

是用来选择刀具的，T后面的数字表示刀具号，如T10表示第10号刀具。T后面的数字范围由刀库容量决定。加工中心的自动换刀指令为M06。不同的数控机床，其换刀程序是不同的，通常选刀和换刀分开进行，换刀动作必须在主轴停转条件下进行。换刀完毕启动主轴后，方可执行下面程序段的加工动作。

选刀动作可与机床的加工动作重合起来，即利用切削时间进行选刀。多数加工中心都规定了“换刀点”位置，即定距换刀，主轴只有走到这个位置，机械手才能执行换刀动作。一般立式加工中心规定换刀点的位置在Z0处(即机床Z轴零点)，当控制机接到选刀T指令后，按给定刀号自动选刀，被选

中的刀具运动到刀库最下方；接到换刀M06指令后，机械手执行换刀动作。（1）无机械手式的换刀NXXXXG91G28Z0；M06TXX；主轴返回Z轴参考点后，刀库先将主轴上的刀具装入刀库，然后将指令中给出的刀具转到主轴下方，将刀具装到主轴上，各个动作不重合。因此，这种方法换刀时间较长。（2）有机

械手式的换刀NXXXXTXX；（XX号刀到换刀位置）G91G28Z0；（Z轴返回机床原点）M06TYY；（将XX号刀换到主轴上，YY号刀到换刀位置）2.刀具半径补偿功能(D功能、G41、G42、G40)在进行工件轮廓的铣削加工时，由于刀具半径的存在，刀具中心轨迹和工件轮廓不重合。刀具半径补偿功能是

系统根据给定的刀具半径和刀具半径的补偿方向自动计算刀具中心运动轨迹，并控制刀具按刀具中心轨迹运动。使编程人员只需按被加工零件轮廓编程。刀具半径补偿指令均为模态指令。（1）刀具半径补偿指令（G41、G42）刀具半径补偿分为刀具半径左补偿(G41)和刀具半径右补偿(G42

)。如图4-73所示，顺着刀运动方向看，刀具位于零件轮廓左边时称为刀具半径左补偿，反之称为刀具半径右补偿。建立刀具半径补偿指令格式为其中：X、Y、Z为建立刀补段的目标点坐标，D为刀补号，刀补号中存放刀具的直径值或半径值（有的系统是直径值，有的系统是半径值）

。（2）取消刀具半径补偿指令（G40）当不需要进行刀具半径补偿时，则用G40取消刀具半径补偿。取消刀具半径补偿指令格式为：其中X、Y、Z为取消刀补段的目标点坐标。（3）刀具半径补偿的使用在轮廓铣削时，在刀具与被加工零件接触前首先用G41或G42与G00或G01合用建立刀

补，建立刀具半径补时G00或G01的移动量应大于刀具半径值。在轮廓结束后刀具离开零件后用G40与G00或G01合用取消刀具半径补偿，取消刀具半径补偿时G00或G01的移动量应大于刀具半径值。图4-74铣外轮廓过切图4-75铣内轮廓过切（4）刀具半径补偿注意事项1）机床通电后，为取消半径

补偿状态。2）G4l、G42、G40不能和G02、G03一起使用，只能与G00或G01一起使用，且刀具必须要移动。3）铣削内轮廓时，在程序中用G42指令建立右刀补，铣削时对于工件将产生逆铣效果，故常用于粗铣，用G41指令建立左刀补，铣

削时对于工件将产生顺铣效果，故常用于精铣。铣削外轮廓与内轮廓相反。4)在建立刀具半径补偿以后，不能出现连续两个程序段无补偿坐标平面内的移动指令，否则数控系统因无法正确计算程序中刀具轨迹交点坐标，可能产生过切现象。如图4-74所示铣外轮廓时，在G17坐标平面建立半径补偿后因连续出现

三个程序段没有产生X、Y坐标平面移动指令，加工中将出现过切现象。图4-75表示在铣内轮廓建立半径补偿后，在程序中出现连续两个程序段没有Y、Y平面移动指令，加工中将出现过切现象。非XY坐标平面移动指令示例如下：M05；（M代码）S300；（S代码）G04P1200；（暂停指

令）G17G01Z100.0；（X、Y轴无移动指令）G90；G91G01Y0；（移动量为0）5）在补偿状态下，铣刀的直线移动量及铣削内侧圆弧的半径值要大于或等于刀具半径，否则补偿时会产生干涉，系统在执行相应程序段时将会产生报警，停止执行。图4-76（a）表示直线移动量小于铣刀半径发生

过切的情况，图（b）表示刀具半径大于加工沟槽宽度，图（c）所示为刀具半径值大于加工内圆弧半径时的情况。图4-76三种过切现象6）若程序中建立了半径补偿，在加工完成后必须用G40指令将补偿状态取消。执行G40指令时，系统会将补偿值向相反的方向释放，这时铣刀会移动一铣刀半径值。所以使用G4

0指令时最好是铣刀已远离工件。7）刀具在因磨损、重磨或更换后直径发生改变时，利用刀具半径补偿功能，只需改变半径补偿参数即可。刀具半径补偿值不一定等于刀具半径值，同一加工程序，采用同一刀具可通过修改刀补的办法实现对工件轮廓的粗、精加工；同时也可通过修改半径补偿值获得所需要的尺寸精度。3.刀具长度补

偿功能(H功能、G43、G44、G49)（1）刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）编程者在编程时还不知道刀具长度的情况，按假定的标准刀具长度编程（长度够用）。实际刀具长度与编程刀具长度之差称为偏置值(或称为补偿量)。这个偏置值可以通过偏置页面设置在偏置存储器中，并用H代码指示偏置号。指令格

式为：G43Z___H___；或G43H____；G44Z___H___；或G44H____；G49；或H00；其中：G43表示长度正补偿，其含义是用H代码指定的刀具长度偏置号（存储在偏置存储器中）加到在程序中由指令指定的终点位置坐标值上；G44表示长度负补偿，其含义是从终点位置

减去补偿值。G43和G44均属模态指令，一但被指令之后，若无同组的G代码重新指令，则G43和G44一直有效；Z代码指令Z轴移动坐标值；H代码为刀具长度偏移量的存储器地址，执行G43或G44指令时，控制器会到H所指定的刀具补偿号内领取刀具长度补偿

值，以作为长度补偿的依据。（2）长度补偿设定方法刀具长度补偿值设定方法有三种：方法一如图4-77所示：事先通过机外对刀法测量出刀具长度(图中H01和H02)，作为刀具长度补偿值(该值应为正)，输入到对应的刀具补偿参数中：此时．工件坐标系(G54)中z值的偏置值应设定为工件原点相对机

床原点Z向坐标值(该值为负)。图4-77刀具长度补偿设定方法一方法二如图4-78所示：将工件坐标系(G54)中z值的偏置值设定为零，即Z向的工件原点与机床原点重合，通过机内对刀测量出刀具Z轴返回机床原点时刀位点相对工件基准面的距离(图中H01、H

02，均为负值)作为每把刀具长度补偿值。图4-78刀具长度补偿设定方法二方法三如图4-79所示：将其中一把刀具作为基准刀，其长度补偿值为零，其他刀具的长度补偿值为与基准刀的长度差值(可通过机外对刀测量)。此时应先通过机内对刀法测量出基准刀在Z轴返回机床原点时

刀位点相对工件基准面的距离，并输入到工件坐标系(G54)中z值的偏置参数中。图4-79刀具长度补偿设定方法三4.6.7极坐标编程(G15、G16)Gl5：撤销极坐标编程；G16：极坐标编程生效。【例4-

4】：图4-80为使用G16指令的钻孔循环加工示意图，设零件材料为45号钢，零件厚度为10mm。刀具为高速钢麻花钻。切削速度选择为700r/min(切削速度近30m/min)，进给量选择为140mm(0.2mm/r)相关程序指令如下：O4004极坐标编程钻孔程序段

号程序段内容说明N1G90G17G80G40G49G94G21；初始化N2G54X0Y0S700；确定坐标系主轴转速N3M06T02换2号刀N4G43H02Z10.刀具长度补偿，至安全高度N5G16M03；主轴正转，极坐标编程N

6G81X100.Y30.Z-18.R-5.0F140.；钻孔循环至第1个孔位N7X100.Y150.；第2个孔位N8X100.Y270.；第3个孔位N9G15G80；极坐标编程结束，钻孔循环结束N10G00Z50.；返回至50高度处N1

1M30；程序结束4.6.8子程序（M98、M99）子程序作用及指令格式在第二章中已介绍，这里给出子程序的应用例子。【例4-5】：如图4-81所示工件，材料45号钢，刀具编号T02为φ10mm的3齿高速钢立铣刀，零件上已有两孔，

本例要求精铣外轮廓，零件外形轮廓单边余量为0.5mm，铣至图纸要求。设坐标原点在零件的左下角，起刀点的坐标为（-15,-10），主轴转速800r/min（切削速度近25m/min），取进给量取90mm/min(每齿0.05)。由于刀具细刚度低，分多层铣削完成轮廓的加

工，每层的背吃刀量为3mm，共铣4层。本例采用顺铣。将铣轮廓的程序编成一个子程序，主程序中调用子程序4次。程序如下。图4-81子程序调用示例图O4005加工主程序段号程序段内容说明N1G17G90G40G80G49G21；初始化

N2G00G54X-15.Y-10.；G54坐标系设定，快速到达初始位置N3M03M08S320；主轴正转，冷却液开N4G43Z5.0H02；刀具长度补偿至安全高度N5G01Z-3.F90.；第一次下刀至铣削深度N6M98P7001；调子程序O7001，铣零件周边N7G01Z

-6.F90.；第二次下刀至铣削深度N8M98P7001；调子程序O7001，铣零件周边N9G01Z-9.F90.；第三次下刀至铣削深度N10M98P7001；调子程序O7001，铣零件周边N11G01Z-13.F90

.；第四次下刀至铣削深度N12M98P7001；调子程序O7001，铣零件周边N13G00Z50.；抬刀至Z50.处N14M30；程序结束O7001子程序段号程序段内容说明N1G41G01X0Y0D02F50.；建立刀具半径补偿，到原点N2Y20.0

；向上铣左边N3G02X50.Y20.I25.J0F90.；向右铣大圆弧N4G01Y0；向下铣右边N5X32.5；向左铣右下边N6G03Xl7.5Y0I-7.5J0；向左铣小圆弧N7G01X-10.0；向左铣左下边N8G40G01X-15.Y-10.；撤销刀具半径补偿，回起点

N9M99；子程序结束，返回主程序4.6.9比例缩放指令(G50、G51)1.G51G51为比例缩放功能生效，指令格式：G51X__Y__Z__P__X、Y、Z用来确定缩放中心，P用来确定缩放比例，比例缩放比例的最小输入增量单位是0.001或0.00001,取决

于参数SCRNo.5400#7的设定用参数SCLXNo.5400#0设定执行缩放的坐标轴，如果比例P未在程序段中指定，则使用参数No.5411设定的比例，如果省略X、Y和Z则G51指令的刀具位置作为缩放中心。2

.G50G50关闭缩放功能G51。【例4-6】：如图4-82所示零件，设零件材料为铝合金，零件已经过粗加工。刀具为Ø16的3刃高速钢立铣刀，选择主轴转速为2000r/min(切削速度100m/min)，进给量选择为600mm/min(每齿进给量

为0.1mm)，采用顺铣方式。（a）零件平面图（b）坐标系和起刀点图4-82比例缩放加工例中间层三角形凸台尺寸是顶层三角形尺寸的2倍，因此，本例先编制顶层三角形程序，在加工中间层三角形时用顶层程序放大2倍。设工件坐标系原点在零件中间，起刀点坐标为（70，-40）,加工顶层

三角形的走刀路线为A-B-C-D-B-A程序如下，加工中间层三角形的走刀路线为A-E-F-G-E-A，BCD三点的坐标分别为B（25，-14.434）、C（-25,-14.434）、D（0,28.868）。O4006加工主程序段号程序段内容说明

N1G90G40G49G80G94G21；初始化N2G54X70.Y-40.G0；快速移动到起刀点N3M06T01；换1号刀N4M03S2000；主轴正转，2000/minN5G43H1G0Z5.；快速移至Z5

处N6Z-8.M08；下刀Z-8，冷却液开N7M98P7000；调用小三角形子程序N8G00Z-18.；下刀，准备切下一层三角形N9G51X0Y0P2000利用缩放至2倍N10M98P7000；调用小三角形子程序N11G50；取消缩放N12G00Z50.；抬刀N13M

30；结束，停冷却，停主轴O7003加工子程序段号程序段内容说明N1G01G41X25.Y-14.434F600.；左刀补，A-BN2X-25.Y-14.434F600.；B-CN3X0Y28.868；C

-DN4X25.Y-14.434F600.；D-BN5G40G0X70.Y-40.B-A,取消刀补N6M99；子程序结束,返回主程序各轴可以用不同的比例缩放，首先设定各轴分别缩放的参数XSCNo.5400#6，然后设定

各轴的比例参数SCLXNo.5400#0。各轴的比例I、J、K的最小输入增量单位是0.001或0.00001，设定参数SCRNo.5400#7，参数No.5421设定各轴的比例，设定范围为+0.00001到+9.99999或+0.001到+999.999，如果设置

负值成为镜像，如果在程序中不指令比例I、J或K则参数No.5421设定的比例有效，但是参数中应设定0以外的值。FANUC0iMA系统的各坐标轴比例系数也允许取负值。这时的指令格式为：图4-83镜像加工G51X__Y__Z__I__J__K__；

格式中：X、Y、Z后跟的数字指定比例中心，I、J、K后跟的数字指定各坐标轴的比例系数。对于这样的系统，通过对某一轴指令比例系数“-1”，可以利用比例缩放，实现镜像加工的功能。【例4-7】：编制图4-83所示的关于

Y轴对称的图形加工程序。图4-83镜像加工O4007加工主程序段号程序段内容说明N1N1G92X0Y0；设定坐标原点N2N2M98P7001；调用子程序O7001，加工图形AN3N3G51X0Y0I-1

000J1000；比例缩放生效，X轴比例系数“-1”N4N4M98P7001；调用子程序O7001，加工图形BN5N5G5O；撤销比例缩放加工N6N6M30；主程序结束O7001加工子程序段号程序段内容说明N1G90G01X40Y0F500；向右移动至端面N2Y40；向上移动N3X10

0；向右移动N4X125Y20；向右下斜线N5X100Y0；向左下斜线N6X0；向左直线N7M99；子程序结束。返回主程序4.6.10坐标系旋转指令(G68、G69)1.G68G68为图形旋转功能生效.指令格式：其中：X、Y、Z

后面的数字指定旋转中心，如果程序中不指定回转中心，则以坐标原点为旋转中心；R指定旋转角度，以度为单位，一般逆时针为正角度。2.G69G69为关闭旋转功能。指令格式为：G69；【例4-8】：如图4-84所示的零件

要加工斜键槽，为了减少计算工作量，用旋转法加工。设零件材料为45钢，刀具为Ø12高速钢键槽铣刀。主轴转速取650转（切削速度近25m/min），进给量取65mm/min(每齿0.1mm),采用顺铣。坐标原点设在零件的左下角。刀具起点为（XOY0）。图4-84加工

斜键槽O4008加工主程序段号程序段内容说明N1G90G80G40G49G21；初始化N2M06T01；换刀N3G54G0X30.Y20.；坐标系并运动到（30，20）N4M03S650；主轴正转N5G43H1Z5.M08；运动到Z5处，冷却液开N6G01Z-8.F30.；下刀至深度N7G68X3

0.Y20.R30.以左部圆弧中心为旋转中心N8G41G1Y12.F65.；左刀补，到轮廓起点N9X70.；向左运动40N10G3X70.Y28.I0J8.；右部圆弧N11G1X30.；向左切直线N12

G3X30.Y12.I0J-8.；左部圆弧N13G69G40G0X30.Y20.；取消旋转取消刀补回圆弧中心N14Z50.；抬刀N15M30；程序结束，自动关冷却、主轴4.6.11可编程镜象指令（G51.1、G50.1）1.镜象开始（G51.1）该指令控制

镜象功能开始，指令格式为：后跟的坐标字指定对称轴或对称点。如果式中只给出一个坐标字，是以一个轴镜象；如果给出两个坐标字，是以一个点镜象。例如G51.1X50.，是对X=50的轴对称；G51.1X0Y0，是对原点对称。镜象指令有效后，系统将程序段中的被镜象的坐

标字自动处理，形成镜象值。2.取消可编程镜象（G50.1）该指令被执行时，结束可编程镜象的功能，指令格式为：后跟的坐标字指定取消镜象操作的坐标轴和坐标点。【例4-9】：用镜象功能加工如图4-85所示零件的曲线轮廓。设零件材料为45号钢，刀具为Ø20的4齿高速钢立铣刀。主轴转速取400r/mi

n（切削速度近25m/min），进给速度取240mm/min（0.15mm/齿），采用顺铣方式。程序原点在零件中心，将右上角轮廓加工程序编成子程序，用主程序调用和镜象，程序如下：图4-85镜象加工零件O4009

加工主程序段号程序段内容说明N1G90G40G80G49G94G21；初始化N2G54X0Y0G0；刀具移动到被加工零件原点上N3M06T1；换刀N4M03S400；主轴正转,400r/minN5G43H1Z5.M08；刀具移

动到Z5.处,冷却液开N6M98P7000；调用铣右上角轮廓子程序加工右上角N7G51.1X0；以X轴镜象N8M98P7000；调用铣右上角轮廓子程序加工左上角N9G51.1Y0；再以Y轴镜象N10M98P7000；调用铣右上角轮廓子程序加工左下角N11G50.1X0；取消X

轴镜象N12M98P7000；调用铣右上角轮廓子程序加工右下角N13G50.1Y0；取消Y轴镜象N14M30；程序结束,自动关冷却,自动停主轴O7001图形右上角轮廓子程序段号程序段内容说明N1G0X0Y75.；刀具移向到零件外部起点N2G0Z-5.；下刀至Z-5.处N3

G41G1X0Y30.D01F240.；左刀补,直线插补至圆弧底部N4G3X15.Y45.R15.；切四分之一圆弧N5G1X35.；切向右直线N6G2X45.Y35.R10.；切右上角圆弧N7G1Y15.

；切向下直线N8G3X30.Y0R15.；切右部四分之一圆弧N9G40G1X75.；取消刀补向右退刀，回起点N10G0Z50.；抬刀N11M99；子程序结束,返回主程序4.6.12参考点指令（G27、G28、G29、G30）1.返回参考点（G28）该指

令可以控制刀具经过指令中指定的一点返回参考点。指令格式为：G28IP；G30P2IP；（P2可以省略）G30P3IP；G30P4IP；式中的IP用来指定一个中间点（X、Y、Z根据需要的组合），执行指令时刀具从当前位置运动到中间点，再从中

间点运动到参考点，运动过程如图4-86所示。系统可以用系统参数1240～1243设置4个参考点，用G28返回第1个参考点，用G30返回另外3个参考点。例如经过（100，80）点返回参考点的指令为：G90G28X100.Y80.。图4-86返回参考点2.从参考点返回（G2

9）刀具从参考点经过中间点自动地移动到指定点。指令格式为：G29IP；该指令必须与G28成对使用，它的中间点是G28的中间点，IP用来指定目标点位置。，执行指令时刀具从参考点运动到G28指定过的中间点，再从中间点运动到目标位置点，运动过程如图4

-87所示。例如从参考点返回至（200，250）点的指令为：G90G29X200.Y250.；图4-87从参考点返回3.返回参考点检查（G27）返回参考点检查G27是检查刀具是否已经正确地返回到程序中指定的参考点的功能如果刀具

已经正确地沿着指定轴返回到参考点该轴的指示灯亮。指令格式为：G27IP；4.6.13固定循环（G98、G99、G73、G74、G76、G80～G89）1.关于固定循环的一些说明数控铣床和加工中心通常都具有如钻孔、攻丝、镗孔、铰孔等固定循环功能。这些功能需要完成的动

作十分典型，将典型的动作预先编好程序并固化在存储器中，需要时可利用固定循环功能指令，用一个G代码即可完成，使孔加工编程变得非常简单。固定循环的G代码是由数据形式(G90或G91)、返回点平面（G98返回初始平面

或G99返回到R平面）和运动方式（进刀、孔底和退刀）三种G代码组合而成，其动作包括六种。表4-8列出了固定循环指令运动方式。指令Z方向进刀方式孔底动作Z方向退刀方式用途G73间歇进给——快速移动带断屑深孔钻循环G74切削进给停刀-主轴正转切削进给左旋攻丝循环G76切削进

给主轴定向停止快速移动精镗孔循环G80切削进给————取消固定循环G81切削进给——快速移动钻孔循环、点钻循环G82切削进给停刀快速移动锪、镗沉孔循环G83间歇进给——快速移动带排屑深孔钻循环G84切削进给停刀-主轴反转切削进给右旋攻丝循环G85切削进给

——切削进给通孔铰孔循环G86切削进给主轴停止快速移动粗镗孔循环G87切削进给主轴正转快速移动背镗孔循环G88切削进给停刀-主轴正转手动移动手动返回镗孔循环G89切削进给停刀切削进给盲孔镗孔循环表4-8固定循环功能指令一览表（1）固定循

环的基本动作如图4-88所示，孔加工固定循环一般由六个动作组成(图中用虚线表示的是快速进给，用实线表示的是切削进给)，与平面选择指令(G17，G18或G19)有关，G17用于Z轴的孔加工，G18用于Y轴的孔加工，G19用于X轴的孔加工，三坐标立式加工

中心只能使用G17。参数FXYNo.6200#0可以设定Z轴总是用作钻孔轴，当FXY=0时Z轴总是钻孔。轴现以G17为例说明动作过程。动作1——X轴和Y轴定位：使刀具快速定位到孔加工的位置；动作2——快进到R点：刀具自初始点快速进给到R点；动作3——孔加工：以切削

进给的方式执行孔加工的动作；动作4——孔底动作：包括暂停、主轴准停、刀具移位等动作；动作5——返回到R点：继续加工其他孔且可以安全移动刀具时选择返回R点；动作6——返回到初始点：孔加工完成后一般应选择返初始点；图4-88固定循环的六种动作（2）G90与

G91的区别钻孔固定循中的G90和91之间的区别如图4-89所示。指令中地址R与地址Z的数据指定与G90或G91的方式选择有关。选择G90方式时R与Z一律取其终点坐标值；选择G91方式时，R是指自初始点到R点间的距离，Z是指自R点到孔底平面上Z点的距离。加工盲孔时孔底平面就是孔

底的Z轴高度；加工通孔时一般刀具还要伸出工件底平面一段距离，这主要是保证全部孔深都加工到规定尺寸。钻削加工时还应考虑钻头钻尖对孔深的影响。图4-89R点与Z点数据指定（3）G98与G99的区别初始点是为安全下刀而规定的点。该点到零件表面的距离可以任意设定在一个安全的高度上。R点又叫参考点

，是刀具下刀时自快速进给转为切削进给的转换起点。R点距工件表面的距离主要考虑工件表面尺寸的变化，一般可取2mm～5mm。当使用同一把刀具加工若干孔时，在加工完一个孔后使刀具返回到初始点还是R点可以用指令选择。使用G98控制刀具返回到初始点，用G99控制刀具返回到R点。如图4-90所示。图4-

90G98与G99的区别2.固定循环的指令格式G90(或G91)G98(或G99)G73～G89X__Y__Z__R__Q__P__F__L__；指令中的各个字的含义说明如下：G73～G89：孔加工方式；X、Y：孔在XY平面的坐标位置（增量坐标或绝对坐标）；Z：

孔底坐标值。增量方式时是R点至孔底的距离，绝对方式时是孔底的Z坐标值；R：增量方式时是初始点到R点的距离，绝对方式时是R点的Z坐标值；Q：在G73、G83中指定每次进给的深度，在G76、G87中指定刀具的位移量；P：暂停时间，最小单位1ms；F

：切削进给的进给速度；L：固定循环的重复次数，若不指定L则只进行一次。G73～G89指令是模态指令，因此在多孔加工时该指令只需进行一次，以后的程序段只给出孔的位置即可。固定循环中的参数(Z、R、Q、P、F)是模态的，当变更固定循环方式时，可用的参数可以继续使用而不必重设。但如果程序中间有G

80或01组G指令，则参数均被取消。在固定循环中，刀具半径尺寸补偿（G41、G42）无效，刀具长度补偿（G43、G44）有效。3.取消固定循环G80指令用于撤销固定循环G73、G74、G76以及G81～G89。它可以撤销固定循环

的模态状态，使机床退出固定循环，进行其他动作。4.典型的固定循环加工指令（1）带断屑高速深孔加工循环（G73）指令格式：G73X__Y__Z__R__Q__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，每次

切削进给的切深度为Q（一般2～3mm），F为切削进给速度。每次工作进给后快速退回一段距离d（断屑），d值由参数设定（参数5114）。孔深大于5倍直径孔的加工属于是深孔加工，不利于排屑，故采用间段进给(分多次进给)，该指令的动作示意图如图4-91，这种加工通过Z轴的间断进给可以比较容易地实现断屑与排

屑。图4-91G73带断屑钻孔循环【例4-10】：用G73指令钻削如图4-92所示的零件，该零件材料为中碳钢，刀具为高速钢麻花钻头。切削速度选择为25m/min，进给速度为0.1mm/r。程序原点设在零件中心处。图4-92用G73功能钻孔O4010G73钻孔程序例段号程序段内容说明N1G9

0G40G80G49G94G21；初始化N2G54X0Y0G00设定坐标系N3M06T01换1号刀N4G43Z50.H01刀具长度补偿N5M03S800M08主轴正转，冷却液开N6G99G73X-125.Y75.Z-60.R5.Q2.F80.钻孔循环，第1个孔，返回至R平面N7X0第2个孔，返

回至R平面N8X125.第3个孔，返回至R平面N9X-125.Y-75.第4个孔，返回至R平面N10X0第5个孔，返回至R平面N11G98X125.第6个孔，返回至初始平面N12G80X0Y0；循环结束N13M30自动停主轴、冷却，自动回参考点（2）攻丝循环(G74或G84)用丝锥攻螺纹时可用

攻丝循环功能，其编程格式如下：G74（或G84）G98(或G99)X__Y__Z__R__P__F__K__；式中：X、Y为孔位数据，Z为螺纹深度，P为孔底停留时间，F为切削进给速度（螺纹导程×主轴转速），K为重复次数（一般为1次）。G

74用于攻左旋螺纹，在攻左旋螺纹前，先使主轴反转，再执行G74指令，刀具先快速定位至X、Y所指定的坐标位置，再快速定位到R点，接着以F所指定的进给速度攻螺纹至Z所指定的坐标位置后，主轴转换为正转且同时向Z轴正方向退回至R点，退至R点后主轴恢复原来的反转。指令动

作示意图如图4-93所示。G84用于攻右旋螺纹，在攻右旋螺纹前，先使主轴正转，再执行G84指令。【例4-11】：用G74指令攻丝如图4-94所示的零件，该零件材料为中碳钢，刀具为工具钢机用丝锥。切削速度选择为5m/min，主轴转速取为130r/min，进给速度为1.75mm/r。程序

原点设在零件中心处。图4-93G74攻左旋螺纹循环图4-94G74攻丝例O4011G74攻丝程序例段号程序段内容说明N1G90G40G80G49G94G21；初始化N2G54X0Y0G00设定坐标系N3M06T03换3号刀N4G43Z50.H03刀具长度补偿N5M04

S130M08主轴反转，冷却液开N6G04P2000延时N7G99G74X-125.Y75.Z-60.R5.P3000F175.攻丝循环，第1个孔，返回至R平面N8X0第2个孔，返回至R平面N9X125.第3个孔，返回至R

平面N10X-125.Y-75.第4个孔，返回至R平面N11X0第5个孔，返回至R平面N12G98X125.第6个孔，返回至初始平面N13G80X0Y0；循环结束N14M30自动停主轴、冷却，自动回参考点（3）精镗孔循环（G76）精镗

循环指令用于精密镗孔加工，它可以通过主轴定向准停动作，进行让刀，从而消除退刀痕。指令格式：G76X__Y__Z__R__Q__P__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，Q为孔底让刀量，P为孔底停留时间，F为切削进给速度。动作过程如图4-95所示。

刀具快速从初始点定位至X、Y坐标点，再快速移至R点，并开始进行精镗切削，直至孔底主轴，定向停止、让刀(镗刀中心偏移一个Q值，使刀尖离开加工孔面)，快速返回到R点(或初始点)主轴复位，重新启动，转入下一段。格式中的地址Q指定退刀位移量，是通过主轴的定位控制机能使主轴

在规定的角度上准确停止并保持这一位置，从而使镗刀的刀尖对准某一方向。停止后，机床通过刀尖相反的方向的少量后移，使刀尖脱离工件表面，保证在退刀时不擦伤加工面表面，以进行高精度镗削加工。Q值必须是正值。位移的

方向是+X、-X、+Y、-Y，它可以事先用“机床参数”进行设定。指令动作示意图如图4-96所示。图4-95G76精密镗孔定循4-96主轴定向准停图4-97精镗孔例【例4-12】：精镗如图4-97所示零件上的孔类表面

，设零件材料为中碳钢，刀具材料为硬质合金。主轴转速取1100r/min（切削速度为120m/min），进给量取55mm/min（转进给0.05mm/r）。设程序原点在被加工零件的中心处。精镗孔循环程序如下：O401

2精镗孔程序段号程序段内容说明N1G90G80G49G40G94G21；初始化N2G54X0Y0G0；坐标系偏置N3M06T02；换2号刀N4M03S500M08；主轴正转，冷却液开N5G43Z50.H02；

刀具长度补偿N6G90G99G76X-130.Y75.Z-55.R5.Q3.P1000F120.；孔1,返回到R点,移动3mm,停1sN7X0.；镗孔2N8X130.；镗孔3N9Y-75.；镗孔4N10X0.

；镗孔5N11G98X-130.；镗孔6,返回初始位置平面N12G80X0Y0；循环结束N13M30；程序结束（4）简单钻孔循环（G81）简单钻孔循环无断屑、无排屑、无孔底停留。指令格式：G81X__Y__Z__R__F__；式中：X、Y为孔

位数据，Z为孔深度，F为切削进给速度。该指令一般用于中心孔钻孔或浅孔。该指令动作示意图如图4-98。图4-98G81简单钻孔循环（5）锪沉孔、镗沉孔循环（G82）G82X__Y__Z__R__P__F__；式中：X、

Y为孔位数据，Z为孔深度，P为孔底停留时间，F为切削进给速度。该指令一般用于扩孔、沉头孔、锪孔加工或镗阶梯孔。该指令动作示意图如图4-99。图4-99G82锪沉孔、镗沉孔循环（6）带排屑深孔钻孔循环（G83）G83指令用于高速深孔加工，指令格式为：G83X__

Y__Z__R__Q__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，Q每次切削进给的切削深度，F为切削进给速度。G83的指令执行过程如图4-100所示，与C73的区别在于：每完成一个Q浓度后退出到R点

后快速向下进刀至d深处改为切削进给。这种方法使钻头退出被加工零件外，对于排屑和冷却都有利。图4-100G83带排屑钻孔循环（7）铰通孔循环（G85）指令格式为：G85X__Y__Z__R__F__；式中

：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，F为切削进给速度。加工动作与G81类似，但返回行程中，从Z→R段为切削进给，以保证孔壁光滑，其循环动作如图4-101所示。由于G85循环的退刀动作是以进给速度退出的，因此可以用于铰孔。图4-101G85循环（8）粗镗循环（

G86）指令格式：G86X__Y__Z__R__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，F为切削进给速度。该指令动作示意图如图4-102所示。与G81的区别是G86循环在底部主轴停止转动，退刀动作是在主轴停转的情况下进行的，返回到R点(G99)或

起始点(G98)后主轴再重新启动。因此可以用于粗镗孔。图4-102G86动作示意图（9）反镗孔循环（G87）指令格式为：G87X__Y__Z__R__P__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，P为孔底停留时间，F为切削进给速度。G87只能与G99联

合使用，不能与G98联合使用。G87指令可以通过主轴定向准停动作，进行让刀进入孔内，实现反镗动作。其动作循环如图4-103所示。图4-103G87反镗孔循环执行G87循环，在X、Y轴完成定位后，主轴通过定向准停动作使镗刀的刀尖对准某一方向。机床通过

刀尖向相反的方向少量后移，使刀尖让开孔表面，保证在进刀时不碰孔表面。然后Z轴快速进给至孔底面。在孔底面刀尖恢复让刀量，主轴自动正转，并沿Z轴的正方向加工到Z点。在此位置，主轴再次定向准停，再让刀，然后使刀具从孔中退出。返回到起始点后，刀尖再恢复让刀，主轴再

次正转，以便进行下步动作。（10）带手动镗孔循环（G88）指令格式为：G88X__Y__Z__R__P__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，P为孔底停留时间，F为切削进给速度。G88的特点是：循环加工到孔底暂停后，主轴停止，进给也自动变为停止状态，必须在手动状态下移出刀具。手动到R点

主轴恢复正转。其动作循环如图4-104所示。图4-104G88带手动镗孔循环（11）铰盲孔循环（G89）指令格式为：G89X__Y__Z__R__P__F__；式中：X、Y为孔位数据，Z为孔深度，P为孔底停留时间，F为切削

进给速度。其动作循环如图4-105所示，G89循环在孔底增加了暂停，退刀动作是以进给速度退出。图4-105G89镗孔加工固定循环4.6.14加工中心实例【例4-13】：在加工中心上加工如图4-106所示的零件。设毛坯尺寸已经过精加工，四边已达到尺寸要求，厚度方向余量为1.5mm。1.工艺流程零件用

平口钳装夹，调整垫铁使加工表面高于钳口。工件原点设在零件中间。X零件设在精加工完后的零件上表面（对刀时调整刀具长度）。设被加工零件材料为中碳钢。具体加工工序如下：（1）精铣上平面，保证尺寸28.5（28.5面为Z零点），选用Ø80mm端铣刀（5个刀片）。（2）粗加工大外轮廓，选用

Ø16mm三刃立铣刀。（3）粗加工键形凸台轮廓，选用Ø16mm三刃立铣刀。（4）铣削边角料，选用Ø16mm三刃立铣刀。（5）钻中间位置孔，选用Ø11.8mm直柄麻花钻。（6）扩中间位置孔，选用Ø35mm锥柄麻花钻。（7）精加工两外轮廓，选用Ø12mm四刃立铣刀。（8）

精加工键形凸台轮廓，选用Ø12mm四刃立铣刀。（9）加工键形凸台表面，选用Ø12mm四刃立铣刀（10）粗镗Ø37.5mm孔，选用Ø37.5mm粗镗刀。（11）精镗Ø38mm孔，选用Ø38mm精镗刀。（12）点孔加工，选用Ø3咖中心钻。（13）钻孔加工，选用Ø11.8

mm直柄麻花钻。（14）铰孔加工，选用Ø12mm机用铰刀。图4-106加工中心加工实例2.走刀路线及节点坐标点计算（1）铣顶面的走刀路线和各节点坐标计算铣顶面用一个矩形走刀路线，如图4-107中的点划线所示，具体顺序为：A→B→

C→D→A，无刀补。各节点坐标为：A（125,-30）、B（-125,-30）、C（-125,30）、D（125,-30）。图107铣平面（2）加工曲线轮廓的走刀路线和各节点计算加工曲线轮廓编制成一个子程序，粗加工和精加工都使用该子程序。走刀路线为零件中间部分的轮廓曲线，如图4-108所示，其顺

序如下：A→A’→B→C→D→E→F→G→H→I→J→K→L→M→N→P→B→A，左刀补。各节点的坐标为：A（90，0）、A’（50,0）、B（50,-17.569）、C（50，-32）、D（42,-40）、E（-42,-40）、F（-50

,-32）、G（-50,-27.695）、H（-47.111,-21.54）、I（-47.111,21.54）、J（-50,27.695）、K（-50,32）、L（-42,40）、M（13.381，40）、N（20.309，36）、P（48.928,-13.569）。图4-108铣削曲线轮廓和键

凸台轮廓走刀路线（3）加工键凸台轮廓的走刀路线和各节点坐标计算加工键凸台轮廓编制成一个子程序，粗加工和精加工都使用该子程序。走刀路线为零件右上部分的轮廓曲线，如图4-108所示，其顺序如下：A→Q→R→S→T→U→A，左刀补。各节点坐标为：A（70

，0）、Q（71.705,0）、R（58.623,15.591）、S（39.340,38.572）、T（54.660,51.428）、U（73.944,28.447）图4-109去除边角料走刀路线一、二（4）去除边角料走刀和各节

点坐标计算在铣削加工中，按照零件轮廓编程后往往还肆剩下一部分边角料，本例按轮廓编程后的两个点划线轨迹如图4-109所示。点划线以外的部分为剩余部分。本例分三步去除剩余部分。1）第一步沿轮廓去除：走刀路线为：A→B→C→D→E→F→G→H，右刀补。各节点坐标为：A（80,0

）、B（80,-40）、C（60,-60）、D（-60,-60）、E（-80,-40）、F（-80,40）、G（-60,60）、H（22.5,60）。2）第二步先去除4个角的部分。走刀路线为：B→C→D→E→F→G→I→J，左刀补。各节点坐标为：B（80,-40）

、C（60,-60）、D（-60,-60）、E（-80,-40）、F（-80,40）、G（-60,60）、I（60,60）、J（80,40）。图4-110去除边角料走刀路线三3）第三步去除左边中间部分走刀路线如图4-110所示。A→B→C→D，

无刀补。各节点坐标为：A（-90,-15）、B（-57,-15）、C（-57,15）、D（-90,15）。考虑刀具在零件外边下刀，A和D点的横坐标在零件外。3.刀具的选择加工过程中采用的刀具有Ø80mm可转

位铣刀、Ø16mm、Ø12mm三刃立铣刀，Ø3mm中心钻，Ø11.8mm、Ø35mm麻花钻，Øl2mm机用铰刀，Ø37.5粗镗刀、Ø38mm精镗刀。4.切削参数的选择各工序的及刀具的切削参数见表4-9所示。表4-9各工序刀具的切削参数加工步骤刀具与切削参数序号加工内容刀具规格主轴转速n/mi

n进给速度Mm/min刀具补偿类型材料长度半径1粗加工上表面Ø80mm端铣刀（5个刀片）硬质合金450300H1/T1D12精加工上表面8001603粗加工曲线外轮廓面Ø16mm粗齿三刃立铣刀高速钢500120H2/T2D24粗加工键凸台轮廓面5铣削边

角料6钻中间位置孔Ø12mm直柄麻花钻55080H3/T3D37扩中间位置孔Ø35mm锥麻花钻15020H4/T4D48精加工曲线外轮廓面Ø12mm细齿四刃立铣刀800100H5/T5D59精加工键形凸台表面10粗镗孔Ø3

7.5mmØ37.5mm粗镗刀硬质合金85080H6/T6D611精镗孔Ø38mmØ38mm精镗刀100040H7/T7D712点孔加工Ø3mm中心钻高速钢1200120H8/T8D813钻孔加工Ø11.8mm直柄麻花钻55080H9/T9D914铰孔加工Ø12mm机用铰刀30050

H10/T10D105.参考程序因为曲线轮廓和键凸台轮廓的加工分为粗加工和精加工，故将这两个轮廓加工的程序设计成子程序，这样粗加工和精加工都是调用该2个子程序，只是刀具号和刀补号不同。曲线轮廓子程序名为

O7001，键凸台轮廓子程序名为O7002，主程序名为O4020。参考程序如下：O4013主程序N1G90G17G21G49G40G94初始化N2G54X125.Y-30.G0粗铣平面：定义坐标系，到起点N3M06T01换1号刀N4M03S450主轴转N5G43Z50.H1长度补偿，至安全高度N6

Z0.3留0.3mm余量N7G01X-125.F300.粗铣平面X向走刀N8G00Y30.Y向走刀N9G01X125.F300.X向走刀N10G00X125.Y-30.M07回起刀点，开冷却N11Z0精铣平面：下刀准备精加工N12G01X-125.F160.精铣平面X向走刀N13

G00Y30.Y向走刀N14G01X125.F160.X向走刀N15G00X125.Y-30.M09回起点，关冷却N16M06T02粗铣曲线轮廓：N17M03S500主轴转N18G00G43Z50.H22号刀长度补偿，至安全高度N19X90.Y0刀具移至工件右部N2

0G00Z-10.下刀，切深10mmN21G01X50.Y0F120.切入零件N22M98P7001调用曲线轮廓子程序N23G01X50.Y0F120.切入零件N24M98P7002粗铣键凸台轮廓：N25G42G01X80.Y0F120.铣边角料第一步铣边：起点

→AN26Y-50.A→BN27X60.Y-60.B→CN28X-60.Y-60.C→DN29X-80.Y-40.D→EN30X-80.Y40.E→FN31X-60.Y60.F→GN32X22.5Y60.G→HN33G40G00Y70.Y向退出

零件外N34Z50.抬刀N35X90.Y0回起点N36G0Z-10.铣边角料第二步铣4个角：下刀N37G41G01X80.Y-60.F120.起点→BN38X60.Y-60.B→CN39G00X-60.Y-60.C→DN40G01X-80.Y-40.F120.D→EN41G00X-80

.Y40.E→FN42G01X-60.Y60.F120.F→GN43G00X60.Y60.G→IN44G01X80.Y40.F120.I→JN45G40G00X90.Y0回起点N46Z50.铣边角料第三步铣左中间部分：抬刀N47X-90.Y-15.起点→AN48Z-10.下刀N49G

01X-57.F120.A→BN50Y15.B→CN51X-90.C→DN52Z50.抬刀N53X90.Y0回起点N54M06T03钻中间位置孔：换中心钻N55M03S550主轴转N56G00X0Y0M08到孔位N57G

43Z50.H3刀补到安全高度N58G73G98X0Y0Z-35.Q5.R5.钻孔N59G80结束钻孔N60M06T04扩中间位置孔：N61M03S150主轴转N62G43Z50.H4长度补偿N63G7

3G98X0Y0Z-35.Q5.R5.扩孔N64G80结束扩孔N65G00X90.Y0回起点N66M06T05精铣曲线轮廓：换刀N67M03S800主轴转N68G01X50.Y0F80.切入零件轮廓起点N69

M98P7001调用曲线轮廓子程序N70G01X50.Y0F80.精铣键凸台轮廓：切入零件N71M98P7002调用键凸台轮廓子程序N72G00Z50.抬刀N73M06T06粗镗中间位置孔：换刀N74M

03S850主轴转N75G86G98X0Y0Z-35.Q5.R5.F80.粗镗孔N76G80结束粗镗孔N77M06T07精镗中间位置孔：换刀N78G76G98X0Y0Z-35.Q2.R5.F40.精镗孔N79G80结束精镗

孔N80G0X90.回起点N81M06T08钻左边孔的中心孔：换刀N82G0X-65.到孔位N83G81G98X-65.Y0Z-5.R5.钻中心孔N84G80结束钻上心孔N85M06T09扩孔：换11.8钻头N86G73G98X-65

.Y0Z-5.Q15.R5.扩孔N87G80结束扩孔N88M06T10铰孔：换铰刀N89G85G98X-65.Y0Z-5.R5.铰孔N90G80结束铰孔N91M30程序结束O7001铣曲线轮廓子程序N1G01X

50.Y0F120.N2G41G01X50.Y-17.569N3X50.Y-32.N4X42.Y-40.N5X-42.Y-40.N6X-50.Y-32.N7X-50.Y-27.695N8X-47.111Y-21.

54N9X-47.111Y21.54N10X-50.Y27.695N11X-50.Y32.N12X-42.Y40.N13X13.381Y40.N14X20.309Y36.N15X48.928Y-13.569N16G40G0X90.Y0N17M99O7002粗铣键凸台轮廓：N1G00

X90.N2G68X47.Y45.R-50.N3G41G01X77.Y35.F120.N4X47.N5G2X47.Y55.I0J10.N6G1X77.N7G2X77.Y35.I0J-10.N8G40G00X90.Y0N9G69N10M9

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